L'architecture. La très élégante nef de la cathédrale de Chalon se compose d'une élévation à trois niveaux. Assis sur des piliers romans du XIIe siècle, le premier se distingue par une ormentation sobre (pilastres cannelés et colonnes engagées surmontés de chapiteaux). Les arcs brisés qui scandent la nef centrale sont rehaussés par une série de faisceaux à colonnettes qui montent des pilastres jusqu'aux grandes fenêtres, accentuant l'effet de hauteur. Au deuxième niveau de l'élévation, le triforium à balustrade ajourée vient à peine déranger ce bel élancement.

Reconnaissons que le mariage du roman et du gothique est ici du plus heureux effet. Les grandes fenêtres gothiques du troisième niveau et leur verre blanc garantissent une très bonne luminosité.
La cathédrale possède une curiosité architecturale : sa grande rose intérieure percée au-dessus de l'arc roman. A l'époque romane, la nef était plus basse que celle d'aujourd'hui et fermée par un plafond plat, vraisemblablement en bois. Le transept était plus élevé que la nef si bien que la rose ne donnait pas dans la nef, mais sur l'extérieur.

La façade. La cathédrale Saint-Vincent de Chalon-sur-Saône est la première à avoir hérité d'une façade néogothique. C'était en 1828. La façade antérieure, avec un clocher roman, menaçait de s'effondrer. Son élément le plus caractéristique est constitué de ses tours carrées symétriques, hautes de 42 mètres, qui dominent la place du marché à Chalon.
Le style est du néogothique (légèrement) flamboyant (comme on peut le voir sur la photo du haut de la tour Nord). L'architecte lyonnais, qui proposa le projet, fit couronner chacune des tours de huit statues. Y sont représentés les saints patrons des quartiers de la ville et des communes voisines.