En 1475, le clergé souhaite voir édifié à la même place un orgue aussi puissant que celui de la cathédrale de Poitiers. Gombault Rogerie, frère Prêcheur de Pons en Saintonge, installe un instrument faisant parler jusqu’à 50 tuyaux par touche dans le dessus : il s’agit d’un grand Blockwerk.
Les grandes tourelles rectangulaires de pédale reçoivent chacune trois tuyaux par tourelle.
au XVIe siècle
En 1515, à la demande de Wastin des Feugerets, sous-chantre du Chapitre, un projet est demandé à Jehan de Beauce de construire une voûte au portail royal pour y mettre les orgues. Ce projet n’aboutira pas.
En 1542, le Chapitre confie à Robert Filleul, organiste, le soin de construire un nouvel orgue après désassemblage du précédent. Le grand clavier comporte alors un grand plein jeu de 25 rangs à registre séparé. Le clavier de positif de dos fait parler un cornet. Il est accouplable au grand clavier. Quatre tuyaux de 24 pieds occupent chaque tourelle de pédale. L’ensemble de la menuiserie est confié à Roulland Foubert et Jacques Beley, menuisiers chartrains.
Une grande partie de ce travail subsiste encore aujourd’hui. Filleul signe son travail en haut de la tourelle ouest en 1546. Le marché est reçu en 1551.
Roch d’Argillières refait le cornet du positif en 1581.
au XVIIe siècle
En 1614 Crespin Carlier, facteur de renom qui termine un nouvel orgue à la cathédrale de Poitiers, orgue précédant le Clicquot actuel, intervient pour des travaux d’importance dont on n’a pas de trace écrite. C’est probablement à cette occasion que les grandes tourelles sont partagées en deux niveaux, et que le positif s’enrichit de deux grandes plates-faces. La composition doit s’approcher de celle l’orgue de Jehan Titelouze à Rouen.
En 1647 Robert Gouet ajoute entre autres un cornet d’écho, un cromorne et une voix humaine. Le buffet n’est plus modifié mais la partie sonore évolue peu à peu. 13 jeux sont au positif et 3 à la pédale.
Jehan de Héman et Pierre Désenclos terminent le marché de Robert Gouet en 1649. Un quatrième clavier (récit) semble être ajouté par Étienne Enoch en 1668.
Henri Lesclop intervient, et s’engage à graver et publier un livre d’orgue de Gilles Jullien, organiste de 1663 à 1703. En 1702, Lesclop transforme les sommiers à boursettes en sommiers à « registre coullans », dont l’entretien est meilleur et moins coûteux.
Jean Renault en 1744 puis Adrien Lépine en 1780 interviennent aussi au grand orgue.
au XIXe siècle
En 1826, l’état de l’instrument amène une réflexion pour sa restauration et son déplacement en fond de nef. L’incendie de la toiture en 1836 interrompra les pourparlers : l’orgue sera muet une dizaine d’années.
Faute de moyens suffisants pour répondre aux différents devis de facteurs parisiens, on demande à Charles Gadault père, auteur de l’orgue de St Aignan en 1842, de restaurer l’instrument. L’orgue reste à deux claviers complets (Positif et Grand orgue) et deux demi-claviers (Récit et Écho). Le facteur commence les travaux en 1844 mais décède peu après. L’atelier terminera les travaux avec beaucoup de retard, et le travail montre de nombreuses failles. Charles Gadault fils refait des travaux en 1865 sans donner satisfaction. Le clavier de récit passe à 42 notes à la demande de l’organiste Édouard Becker.
Auguste Deceunynk 1868, Aristide Cavaillé-Coll 1868, John Abbey 1881 interviennent sur la mécanique et la soufflerie.
En 1899, l’état déplorable de l’instrument est connu de tous, religieux et civils.
au XXe siècle
En 1911, Joseph Guttschenritter fait des travaux d’importance portant sur la mécanique et l’harmonie. Quelques jeux aigus sont supprimés au bénéfice de jeux plus graves.
En 1950, Jean Lapresté, missionné par la commission des orgues, fournit un rapport sur l’état de l’instrument et conclut à la nécessité de très importants travaux.
En 1952, Marcel Dupré assure un récital sur un orgue de 36 jeux en mauvais état.
L’organiste Victor Ruello tente de tirer le meilleur parti d’un instrument déficient, que les Frères Gouault entretiennent au mieux des moyens alloués, jusqu’à la rénovation de 1971.
Pierre Firmin-Didot, éditeur parisien, fonde une association pour la rénovation des grandes orgues en 1964. Des différents projets, ce sera celui de Georges Danion, directeur de la maison Gonzalez qui sera retenu et réalisé : trois claviers et 57 jeux sont proposés. Un quatrième clavier de 10 jeux sera ajouté sur le toit de l’orgue grâce à l’action de l’association fondée par Pierre Firmin-Didot.
Un orgue néoclassique à transmission électro-pneumatique de 4 claviers et 67 jeux est installé dans le buffet. La tuyauterie est répartie dans tout l’espace de l’orgue. Les tourelles comportent cinq tuyaux de 24 pieds, les basses et dessus sont placés dans le triforium, et la soubasse derrière la console des claviers. Les claviers de Grand-Orgue et de Positif sont à sommiers superposés, ainsi que le Récit.
C’est cet instrument que l’on a entendu jusqu’en septembre 2022.
L’orgue est régulièrement entretenu pour faire face à l’intense activité cultuelle et culturelle : l’Insigne Basilique Notre-Dame de Chartres est un lieu de pèlerinages nombreux, église paroissiale et lieu de rassemblements diocésains.
L’Association des Grandes-Orgues de Chartres a en charge le Festival international, les Soirées Estivales, et le Concours international bisannuel « Grand prix de Chartres » mondialement connus et fidèlement suivis, soutenus par la ville de Chartres, le Conseil Départemental d’Eure-et-Loir, le Conseil Régional et la DRAC Centre Val-de-Loire.
le nouvel orgue
Plusieurs projets de refonte ont été élaborés et plusieurs fois reportés, avant d’aboutir en 2020 : une reconstruction totale de l’instrument est alors actée, en conservant le buffet historique.
À la suite d’un appel d’offres lancé en 2021 par la Direction des affaires culturelles du Centre, un jury composé d’organistes de renommée internationale et de personnalités qualifiées a retenu le projet présenté par un groupement de trois facteurs d’orgues français qui se sont associés pour ce chantier d’envergure : établissements Muhleisen de Strasbourg, Atelier Chevron en Corrèze et l’harmoniste Bertrand Cattiaux.
Les travaux de reconstruction ont débuté en septembre 2022 avec le démontage de toute la partie instrumentale, et la restauration du buffet.
Le nouvel instrument devrait résonner fin 2025.