- XIV : Façade ornée d'une immense rose, clocher gothique
- XV : Nef et bas-côtés
- XVI (1518) : Abside renaissance
Cette église, souvent appelée à tort par les touristes "la cathédrale", était le plus grand édifice religieux de Bourg-le-Roi ; un soin particulier fut donc apporté à son développement. Les travaux s’échelonnèrent sur plusieurs siècles mais respectèrent l'unité d'ensemble qui offre encore aujourd’hui des parties remarquables. La façade nord fut ornée au XIV siècle d'une immense rosace d'une extrême légèreté. Au XIV siècle, on construisit également son célèbre clocher gothique, considéré comme "le roi des clochers de Normandie" et qui influencera de nombreux autres monuments. La flèche de la chapelle Notre-Dame du Kreisker à Saint-Pol-de-Léon par exemple s'en inspire fortement. Les bas-côtés et les parties hautes de la nef furent construits au XV siècle dans le style flamboyant. L'abside construit sur pilotis sur l’Odon fut commencée vers 1518 et terminée sans doute un demi-siècle plus tard. Contrastant harmonieusement avec le reste de l’édifice, c’est l'un des exemples les plus parfaits de la première Renaissance caennaise. C’est dans cette église que se déroulaient les principales cérémonies publiques. Ainsi quand Henri IV abjura la religion protestante, mettant ainsi fin aux guerres de religion, c’est dans l’église Saint-Pierre que fut chanté le Te Deum en présence des représentants civils et religieux de toute la cité ; la foule remplissait l’église, le carrefour et les rues avoisinantes.
Dénommée successivement : Darnetal, St-Pierre-sous-Caen, St-Pierre-du-Châtel, St-Pierre-en-Rive. La tour fut élevée en 1308, l'aile droite en 1410, l'aile gauche peu de temps après, le grand portail ou Portail Neuf en 1384 et celui sous la tour restauré en 1608 avec des ornement en statues. L'abside fut monté sur pilotis, les voûtes du chœur et des ailes furent construite en 1521 par Hector Sohier.
L'église a été transformée en Temple de la Raison de 1793 à 1795.
Dans la nuit du 8 au 9 juin 1944, la flèche de l'église, fauchée par un obus de 406 mm probablement tiré depuis le HMS Rodney, s'effondre dans la nef. Un début d'incendie détruit également la toiture.
