К 1230 г. были построены готические хоры, которые примечательны рядом чисто нормандских декоративных элементов. В 1244–1255 гг. была реконструирована верхняя часть главного нефа, в 1260–1280 гг. перестроен трансепт. К оригинальному романскому вестверку было добавлено множество готических элементов. В XIII–XIV вв. к собору были постепенно пристроены боковые готические капеллы. Кроме того, более позднее готическое происхождение имеют южный портал трансепта и высокая центральная башня. Прочие здания ансамбля собора в основном построены в XV в. В 1563 г. собор разорялся войсками гугенотов во время религиозных войн во Франции. Кафедральный собор Байё в 1862 г. классифицирован как «исторический памятник».  Первоначальные романские элементы XI в. – крипта (1050–1060 гг.), подземное помещение для хранения мощей святых и мучеников, и нижние части башен западного фасада (около 1070–1090 гг.). Крипта состоит из трёх нефов с крестовыми сводами. Капители колонн (верхняя часть) украшены лиственным орнаментом. В крипте также хранятся две капители XI в., которые до реконструкции центральной башни венчали колонны в средокрестии (пересечении главного нефа и трансепта). Другие декоративные элементы (фрески) датируются XV в. Именно на нижнем этаже башен лучше всего ощущаются особенности первоначальной нормандской романской архитектуры. Перекрытия нижнего этажа башен различны: в южной это – цилиндрический свод, усиленный подпружными арками, а в северной – крестовый свод. В 1105 г. (или в 1106 г.), во время завоевания английским королем Генрихом I владений своего старшего брата Роберта, герцога Нормандии, собор был сильно поврежден пожаром. В одних источниках сообщается, что разрушение было настолько сильным, что в течение полувека не было сделано даже попытки восстановить собор. Только в 1157 г. епископом Байё было принято решение о реконструкции собора. По другим же источникам, восстановительные работы начались в первой четверти XII в. Около 1120–1130 гг. проводились работы по восстановлению нижней части нефа в типичном для Нормандии романском стиле. К этому времени относится оформление больших аркад. Дуги круглых арок украшены лепным геометрическим орнаментом, в основном зигзагообразным и ромбовидным, а их пересечение (смыкание) декорировано рельефом в виде человеческого лица или головы животного. На одной из дуг – любопытный «орнамент» из голов. Стена над арками украшена геометрическим орнаментом (плетенка, ромбы) с барельефами. Здесь применялся интересный прием работы по камню (песчанику): вырезанные в камне линии и «узлы» в ромбовидном узоре, в данном случае, заполняются черным цементом или мастикой, чтобы сформировать своего рода ниелло (рисунок, вырезанный на золоте, серебре или другом металле и заполненный чернью). Готический период в строительстве начался с возведения боковых нефов около 1180 г. в стиле, заимствованном в Иль-де-Франс. Внешние стены были устранены веком позже для постепенного строительства боковых капелл (около 1280–1350 гг.).