Oprócz prezbiterium (o którego długości i formie wiadomo dzięki zachowanej krypcie) późnoromańska katedra zachowała się do dziś.
W okresie wczesnego i dojrzałego gotyku dokonano dwufazowej rozbudowy świątyni, wzbogacając ją o dwa chóry. Zniesiono romańską kaplicę zamkową z grobami dobrodziejów i fundatorów naumburskiej katedry, by na jej miejscu wznieść chór zachodni o jednym przęśle i poligonalnym zamknięciem (5/8). Ponadto podwyższono wieżę północną o trzy kondygnacje (planowano także nadbudować południową, do realizacji doszło dopiero w XIX w.) Wówczas chór zachodni wzbogacono o kamienne stalle, monumentalną przegrodę chórową, okna zaś wypełniono wczesnogotyckimi witrażami w stylu zygzakowatym. Wyrazem pamięci o lokalnych przodkach było wykonanie naturalnej wielkości pełnoplastycznych figur, które umieszczono przy służkach, których część badaczy przypisuje Mistrzowi Naumburskiemu i jego warsztatowi, działającego wcześniej m.in. w Moguncji, a następnie w Miśni. Prace nad chórem zachodnim trwały do ok. 1260 r.