Les débuts
La première mention de cette collégiale remonte à une charte de dotation datée de 1066 qui donne des indications sur la châtellenie d'alors. Par cette charte, le comte Baudouin V de Flandre lui octroya le quart du castrum carolingien d'antan, une ferme à Flers et les deux tiers des revenus de l'église d'Annapes; un chapitre de chanoines fut aussi créé. Après sa mort, celui qui eut été le plus puissant des comtes de Flandre fut inhumé au milieu du chœur de la collégiale Saint-Pierre; son corps ayant été découvert, lors de fouilles, au début du XXIème siècle. Peu de temps après, Jean de Warneton, qui allait devenir évêque, fit partie de ses chanoines.
En 1088, Radbod, évêque de Tournai, et de Nouvion fait don de l'église et des prébendes de Gits au nord de Roulers. Ce sont les premières d'une série acquisitions qui va faire de la collégiale Saint-Pierre une des plus puissantes propriétaires terriennes de la région.
Pendant longtemps, le corps de saint Hubert de Seclin y reposait. Cette collégiale des origines était de style roman et la pierre de Tournai fut largement utilisée lors de son édification.
Le XIII siècle
Notre-Dame de la Treille
Dans la première moitié de ce siècle, le chapitre de la collégiale acquit la statue de Notre-Dame de la Treille (vocable ici retenu pour la Vierge Marie), elle, réalisée dans le dernier quart du XII siècle siècle. La statue était composée d'un tête de marbre tandis que son corps et l'Enfant Jésus étaient en pierre blanche polychrome. Hélas, suite à la Bataille de Mons-en-Pévèle, en 1304, Lille fut mise à sac par l'armée de Philippe le Bel, la collégiale fut incendiée et la statue quasiment détruite : il ne subsistait que sa tête.
Évolution de la paroisse
À l'instar de la paroisse Saint-Étienne, la paroisse Saint-Pierre fut aussi réduite pour permettre les créations des paroisses Sainte-Catherine, Saint-André et La Madeleine. Enfin, à partir de cette période, des écolâtres enseignèrent dans ce qui fut l'école de la collégiale; et, malgré l'ouverture de deux écoles laïques au XVI siècle siècle, les chanoines et leurs laïcs affiliés gardèrent pendant longtemps le monopole de enseignement à Lille.
Extension de la collégiale et de son influence
L'action de Philippe le Bon (XV siècle)
En 1405, la comtesse Marguerite III de Flandre y fut inhumée. Philippe le Bon, duc de Bourgogne et comte de Flandre, fit ensuite rebâtir la collégiale et fit restaurer, jusqu'aux genoux, la statue. Il y fonda aussi, en 1425, une maîtrise. Cette dernière permit à la collégiale de développer une vie musicale polyphonique de qualité permanente. En 1462, l'acte de fondation de l'Hospice Gantois rattacha ce dernier à la collégiale Saint-Pierre.
Au fur et à mesure que la collégiale et son chapitre gagnèrent en prestige, ils attirèrent à eux certaines dévotions dont celle de Notre-Dame-des-Sept-Douleurs au cours de la deuxième moitié du XV siècle; ce fait ayant été traité par le dominicain Michel François de Templemars en 1495. En effet, la dévotion lilloise à Notre-Dame des sept douleurs datait déjà du XIII siècle mais Philippe Le Bon contribua à son extension. Empreint de piété mariale, lui qui priait souvent la Marie Vierge Marie, prouva sa ferveur en faisant sculpter une statue en bois de Notre-Dame des sept douleurs pour la faire placer vers 1450 auprès de l'image miraculeuse de Notre-Dame de la Treille dans la collégiale.
L'époque moderne
La dévotion à Notre-Dame-des-Sept-Douleurs s'amplifia à tel point que les papes Alexandre III et Clément IX donnèrent leur accord, pour la création d'un office spécifique, aux églises lilloises. Cette dévotion ne cessera de grandir jusqu'à la destruction de la cathédrale en 1792. En 1634, Notre-Dame-de-la-Treille fut nommée patronne de la ville; elle était d'ailleurs officiellement et originellement fêtée le dimanche après la Sainte Trinité (depuis la date de cette fête patronale a été transférée au 28 octobre). Lors de la Guerre de Dévolution, le roi Louis XIV prend Lille en 1667; souhaitant rassurer les autochtones quant à leurs privilèges et libertés, il prête ainsi serment devant Notre-Dame de la Treille et fit finaliser la statue en lui adjoignant deux jambes complètes.
Lorsque la collégiale fut détruite, c'est à Sainte-Catherine, le 25 mai 1844, que la dévotion à Notre-Dame-des-Sept-Douleurs, fut rétablie.