Продолжилось расширение певческого репертуара и развитие теории григорианского пения. В середине ХI в. произошли существенные перемены в певческой нотации. В немецких источниках исчезли буквенные обозначения ритма и просодии. В рукописях южнофранцузского ареала усилилась тенденция к точной фиксации интервалов мелодии – формируется так называемая диастематическая нотация; аналогичные тенденции заметны в лотарингском письме и в итальянских разновидностях невменной нотации. Невмы всё чаще располагались на линиях, ранее встречавшихся лишь изредка в музыкально-теоретических трактатах. Во Франции благодаря реформам бенедиктинца Вильгельма Дижонского (около 962 – 1031 гг.) появились рукописи с двойной нотацией –с французские невмы дополнены буквенными обозначениями ступеней звукоряда. Между 1025 и 1033 гг. монах Ордена камальдулов Гвидо Аретинский сформулировал основные принципы четырёхлинейной нотации, которые оставались неизменными на протяжении столетий. Значительные изменения в григорианском пении произошли в XII в. Продолжалось сочинение новых песнопений на библейские и литургические тексты в традиционных жанрах; из употребления постепенно вышли тропы; поэзия секвенций ритмизировалась. В богослужении каноников августинского конвента Сен-Виктор в Париже возник новый тип секвенции, основанный на регулярной ритмике и употреблении рифм. Сочинялись песнопения в свободном стиле, лишь отчасти использовавшие мелодические модели древнего григорианского пения (наиболее характерный пример – творчество Хильдегарды Бингенской). В обиход вошли рифмованные литургические и паралитургические песни (см. в ст. Канционал). Основным видом нотного письма в романских странах и на Британских островах стала четырёхлинейная квадратная нотация, в Германии и в Восточной Европе – разновидности готической нотации. Интервальная структура григорианского пения в линейных рукописях из германоязычных областей отличалась от интервалики французских и итальянских кодексов: в немецких певческих книгах XII–XV вв. преобладали пентатонные версии мелодий, которые в современной науке определяются как «германский певческий диалект». Изменилась ритмика григорианского пения: вместо ритмизированного распева ранних рукописей распространилось пение равными длительностями с удлинением начального тона мелодии или строфы, главного опорного тона мелодии и заключительной мелодической формулы (правила Иеронима Моравского, XIII в.). Вместе с реформированием старых монашеских Орденов (реформы, связанные с аббатствами Клюни во Франции и Хирзау в Германии) и появлением новых монашеских сообществ возникли орденские версии григорианского пения. Исследователи считают наиболее характерной из них версию, введённую в Ордене цистерианцев в результате реформ Бернарда Клервоского и послужившую образцом для григорианского пения доминиканцев и некоторых других Орденов. В XIV–XV вв. в Италии и Испании развивался новый тип григорианского пения – cantus fractus (прерывистое, или ломаное, пение), для которого была характерна регулярная, так называемая мензуральная, ритмика, свойственная также многоголосию того времени.