在圣母院的修建计划中，新的建物要比原建物东移，以便在教堂前方腾出一个可以作为游行用途的广场。为达到此点，昴熙斯主教将一个原本是孤立在西堤岛东边的小岛与本岛相连，以填土的方式产生出可以建筑教堂的用地。除此之外他也拆建了不少屋舍，以便能铺设一条全新的街道'新圣母院路'（Rue Neuve Notre-Dame），这条六米宽的街道是中世纪时巴黎最大的一条街。至于主教宅邸与教堂附设的医院（主宫医院），则因为岛上用地不足之故，被迫迁移到塞纳河南岸。
在教堂的平面上，承袭自老教堂的基本格局，圣母院被设计成有五个纵舱（Nave）的规划，包括一个中舱与两侧各两个的翼舱。但相对的，整栋建筑的尺度规模都放大许多，教堂全长128米，光是中舱就有12.5米宽，而整座教堂的全宽则为40米，穹顶（Vault）则为33米宽。
教堂的第一颗基石是1163年奠下，属于唱诗班席结构的一部份，开工后教堂的修筑速度非常快，因此在1182年教皇的使者献出了新的祭坛之后，圣母院的基本功能算是大致成形。一直到这阶段后，工人们才开始将旧的教堂拆除（中古时代，旧教堂并不会在新教堂起建初期就拆除，以延续教堂日常的宗教性运作）。之后圣母院一共更换了四位姓名不可考的建筑师，逐渐的将哥德建筑招牌的肋拱式大跨距穹顶完成，教堂双塔造型的正面（Fa'ccedil;ade）一直到进入13世纪以后、在第三任建筑师的手上才动工，并在1220年代时，由第四位建筑师与舱顶部分接合、一同完成。
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