在罗马帝国的尾期,现在的圣丹尼市就存在一个很大的高卢—罗马墓园。公元四世纪,现在的圣丹尼大教堂所在地是一个陵墓。随后的公元五世纪,圣女日内维吾买下了此地及周边地区并主持建造了一座教堂。该教堂随后又两度扩建。
公元630年左右,人们将第一位巴黎主教圣人丹尼的遗体下葬至此。公元750左右的卡洛林王朝的法兰克国王贝攀三世(Pépin III,又名“贝攀· 勒· 布莱芙(Pépin le Bref)”)又在此处建立了另一所庙宇。随后的六百多年里,该圣所又被多次修缮添建。在十二世纪,苏格修道院长建议当时的国王,卡贝先王朝的第五个国王路易六世和随后继位的路易七世将卡洛林王朝时期所建的教堂拆除,然后在原址建造一座歌特式教堂。多亏了苏格,圣丹尼修道院才变得极为重要,修道院所属教堂圣丹尼大教堂也就成了当时的皇家陵园。
自卡贝先王朝(dynastie capétienne)的创始人于革· 卡贝(Hugues Capet)起,圣丹尼大教堂就成为了君主制下的法兰西的帝王陵园。
每次战事起,法国国王都要来到圣丹尼大教堂所属的修道院求得神佑并请走圣带,以期许神明能保佑法兰西取得胜利。
1793年,法国大革命期间,圣丹尼大教堂中所有国王王后的墓室被毁,他们的遗体被拖出墓室并被集体埋葬于一个大坟头下。
1805年,拿破仑主持修复了圣丹尼大教堂。他的这次修复,在圣丹尼大教堂的修复史上是第一次,此后对于圣丹尼大教堂的大大小小的修复还先后有多次。
1816年,复辟皇朝的国王路易十八颁旨重修皇族墓室。随后,波旁王朝先君被找回的骸骨又被重新放回圣丹尼大教堂的地下墓室中。
1840年,圣丹尼大教堂作为第一批受保护历史建筑被列入文化遗产名册。后又由于圣丹尼主管教区的建立。
1966年圣丹尼修道院教堂被晋升改称为“圣丹尼大主教教堂”。