Le diocèse n’ayant été érigé qu’en 1913 par transfert de celui de Cambrai, la cathédrale-basilique Notre-Dame-de-la-Treille, entreprise dès 1854, est néo-gothique. Le choeur est achevé, sauf son dernier étage, dès 1869.
Les travaux ne reprennent qu’en 1893, pour s’interrompre en 1908 et reprendre dans le transept de 1922 à 1938 seulement, puis dans la nef en 1947. En 1991, on dote la façade ouest d’un décor.
Le projet très ambitieux et malheureusement inabouti de l’architecte lillois Charles Leroy, suivi par Paul et Michel Vilain puis Pierre-Louis Carlier, synthétisait les modèles des cathédrales majeures du XIIIe s.. La nef restera incomplète, la façade à deux tours et hautes flèches (110 m) n’ayant jamais été commencée, non plus que l’étage des baues hautes, les voûtes actuelles s’implantant directement au niveau du triforium.
Outre une belle crypte, il faut signaler la magnifique chapelle axiale comme n’ayant rien à envier aux chefs-d’oeuvre du XIIIe siècle.