Historia Katedry Notre Dame (lb. Kathedral Notre-Dame) związana jest z historią Towarzystwa Jezusowego.
W krypcie swoje ostatnie miejsce spoczynku znalazł Jan Luksemburski, nazywany Ślepym, król Czech i hrabia Luksemburga. W swojej ojczyźnie, Luksemburgu, jest uważany za bohatera narodowego. Był też koronowanym królem Polski w latach 1310-35. To właśnie on po stracie Krakowa sprzymierzył się z Zakonem Krzyżackim. W 1328r. wyprawił się do Prus i na Pomorze, gdzie potwierdził prawa Zakonu do tych ziem. Zginął w 1346r. w jednej z pierwszych kampanii wojny stuletniej.
Ciekawe są dzieje pośmiertne Jana. Został pochowany w opactwie benedyktynów w Luksemburgu (lb. Abtei Almünster). Gdy w poł. XVIw. opactwo zostało zniszczone, jego ciało powierzono franciszkanom. Benedyktyni po odbudowie opactwa w nowym miejscu (lb. Abtei Neimünster) zaczęli domagać się zwrotu ciała. W międzyczasie oddzielona od reszty ciała głowa Jana Luksemburskiego weszła w posiadanie hrabiego de Mandercheid z Eifel. W latach 1794-1795, gdy Luksemburg, w którym franciszkanie przechowywali ciało, był oblężony przez wojska francuskie, zwłoki wydobyto z grobowca i ukryto u miejscowego piekarza. Następnie trafiły one do przedsiębiorcy, właściciela fabryki porcelany Boch, a ten przeniósł je w 1809r. do nowo otwartego zakładu w Mettlach. Spoczywały tam do czasu, aż książę Prus Fryderyk Wilhelm IV, poznawszy tę historię, polecił w 1838r. umieścić je w specjalnie w tym celu zbudowanej kaplicy w Kastel-Staadt. O wydanie szczątków króla konsekwentnie ubiegało się księstwo Luksemburg. Jego starania zostały uwieńczone powodzeniem dopiero po II wojnie światowej. W sierpniu 1946r. szczątki Jana Luksemburskiego sprowadzono do katedry w Luksemburgu i umieszczono w krypcie, w której spoczywają do dziś.
W krypcie spoczywa też niezwykle ważna dla obywateli ostatnia wielka księżna z dynastii Nassau, Szarlotta. W 1940r. wraz z bliskimi opuściła okupowaną przez Niemców ojczyznę i wyemigrowała do Londynu, tym samym opowiadając się po stronie aliantów. Jej audycje nadawane przez radio BBC podnosiły na duchu poddanych w okupowanym kraju, a swoją postawą zaskarbiła sobie ich uznanie i niezwykły szacunek. Gdy w 1945r. wróciła do stolicy, witały ją tłumy.
XVII-wieczny budynek katedry jest przykładem architektury późnogotyckiej, chociaż posiada również renesansowe elementy i ozdoby. Jego główny portal jest w stylu wczesnego baroku i przedstawia figurę Matki Boskiej w otoczeniu apostołów Piotra i Pawła oraz Ignacego Loyoli i Franciszka Ksawerego, założycieli Towarzystwa Jezusowego. Później zespół uzupełnił posąg św. Mikołaja.
Portal nowej części katedry, ozdobiony ornamentami luksemburskiego rzeźbiarza, zawiera około stu postaci ludzkich, pięćdziesiąt przedstawień zwierząt i bogatą dekorację roślinną. Skrzydła drzwi z brązu zostały wykonane przez tego samego artystę.
Do dzieł sztuki w katedrze należą: duże okna w chórze, witraże z XIX i XXw., alabastrowa dekoracja w tylnej części nawy z 1622r. zdobiona girlandami i aniołami, cylindryczne filary ozdobione systemem przeplatających się pasów, obraz "Pokłon Trzech Króli" (Jacques Nicolaï, szkoła rubensowska), malowidła ścienne datowane na 1897r., organy (z 1938r. i klasyczne organy Westenfeldera, zainstalowane w 1995r.). W krypcie natomiast znjdują się zabytkowe ołtarze ozdobione są płaskorzeźbami przedstawiającymi świętych, Droga Krzyżowa oraz figura Matki Bożej Pocieszycielki Strapionych.
W święta państwowe oficjalna ceremonia w katedrze, organizowana przez rząd, przybiera formę nabożeństwa dziękczynnego z udziałem władz Luksemburga i korpusu dyplomatycznego.