Le chœur de la cathédrale peut être qualifié de gigantesque. Il faut savoir qu'à l'époque de sa construction, le diocèse de Tournai était très étendu et très peuplé, et englobait une bonne partie du comté de Flandre dont les villes de Bruges, Gand et de Lille, ce qui justifait une cathédrale gothique vaste et majestueuse. Tournai fut ainsi pendant des siècles la capitale religieuse de la Flandre.
Le chœur gothique, d'une longueur totale de 58 mètres, comporte six travées rectangulaires, et se termine par une profonde abside à sept pans. Sa hauteur et sa grande luminosité sont surprenantes pour un édifice du début du XIIIe siècle. Il comporte une élévation à trois étages : les grandes arcades du rez-de-chaussée, le triforium muni de baies composées de deux lancettes jumelées, et les fenêtres hautes du clair étage, au nombre de 19. Comme celui de la cathédrale de Cologne, le style du chœur est inspiré de celui de la cathédrale d'Amiens, mais également de celui de la cathédrale de Soissons.
Le vaisseau central du chœur, ou chœur proprement dit, est entouré d'un large déambulatoire, - appelé carolles dans la région -, sur lequel s'ouvrent une série de chapelles. Outre les cinq chapelles rayonnantes de l'abside, on trouve cinq chapelles au nord, approfondies au XVIe siècle, et cinq autres au sud. Ces dernières sont flanquées plus au sud, de l'actuelle chapelle de prière et de la salle du trésor. La chapelle axiale de l'abside est appelée chapelle Notre-Dame Flamande. Avant la révolution française, toutes ces chapelles étaient richement décorées d'autels et, tout comme le chœur lui-même, de belles clôtures de marbre.
À l'entrée du chœur gothique, le jubé crée non seulement une séparation entre les parties romanes et gothiques de la cathédrale, mais il sépare aussi la partie du sanctuaire réservée au clergé de celle réservée aux fidèles dans l'église.
Les jubés, appelés aussi ambons ou chancels, remontent aux premiers siècles chrétiens. Au début, ils n'étaient qu'une sorte de barrière. À partir du VIIe siècle, ils se doublent de chaires pour la lectures des textes sacrés et de tribunes pour les chantres. Le mot jubé provient de la formule latine Jube Domine benedicere (Veuillez, Seigneur, me bénir) que prononce le clerc qui, avant de monter sur la tribune, demande la bénédiction de l'évêque.
Les jubés se sont transformés progressivement en cloisons derrière lesquelles se célébrait en latin une liturgie que beaucoup de fidèles ne comprennent plus et à laquelle ils se sentent étrangers. Cette situation érodait les convictions et la piété des fidèles. Il est dès lors fort compréhensible que les nouveaux mouvements réformateurs et contestataire du XVIe siècle (protestantisme), désireux de renouer avec la foi authentique des premiers chrétiens, leur déclarent la guerre. Ainsi le jubé gothique de la cathédrale de Tournai fut-il abattu par les iconoclastes en 1566.
Quelques années plus tard, les troubles s'étant apaisés, le chapitre des chanoines fit reconstruire ce jubé par le sculpteur Corneille Floris de Vriendt. Celui-ci s'inspira de la tradition des arcs de triomphe romains à la mode à cette époque de la Renaissance. L'influence italienne y est évidente par le type de matériaux utilisés, les différentes teintes et les formes des personnages qui y sont sculptés et exécutés en stuc. Le nouveau jubé, terminé en 1572, est constitué de trois arcades en plein cintre posées sur des colonnes doriques en marbre rouge et des chapiteaux noirs. Il comporte trois belles statues d'albâtre : une Vierge à l'Enfant occupe le centre et est entourée de saint Piat, premier évangélisateur de Tournai, et de saint Éleuthère , un des premiers évêques de la ville.
À cette époque, le Concile de Trente (1545-1563) avait recommandé que le peuple soit encouragé à participer à la liturgie en assistant directement au déroulement des offices. La plupart des jubés qui constituaient une barrière entre les fidèles et le clergé officiant furent dès lors détruits ou déplacés au XVIIe siècle. À Tournai, le jubé fut maintenu parce que les fidèles avaient déjà la possibilité de participer à la liturgie dans la chapelle Notre-Dame, aujourd'hui disparue, qui s'élevait le long du collatéral nord de la cathédrale, et que les offices religieux y étaient bien visibles.