Die Gründung eines Petrus-Klosters erfolgte unter dem Einfluss des Pariser Hofes unter Chlothar II., der zeitweilig seine Residenz in Rouen hatte, um 610/620 außerhalb der römischen Stadtmauer. Über die frühen Bauten gibt es keine Erkenntnisse. Ausgrabungen im 19. Jahrhundert haben lediglich feststellen können, dass es der Bau nicht über römischen Resten errichtet wurde. Der bedeutende Bischof von Rouen Audoenus (Dadon oder Ouen) (+684), der auch enger Vertrauter von Chlodwig II. war, wurde hinter dem Petrusaltar beigesetzt. Auch Mitglieder der merowingischen Königsfamilie wurden hier beigesetzt. Um 750 kam es zu einer verstärkten Verehrung der Reliquien des Audoenus. Die Nähe zum Königshaus besonders auch in karolingischer Zeit, die dazu führte, dass Saint-Ouen die wichtigste Abtei der Stadt wurde lässt Baumaßnahmen vor dem Wikingerüberfall von 841 vermuten. Der massive Westbau der späteren Kirchen, lässt so auch einen frühen Westbau möglich werden, zumal auch die beide Bauten der Kathedrale (obj-34 und obj-733) jeweils einen karolingischen Westbau aus dem frühen 9. Jahrhundert besessen haben dürften. 841 wird das Kloster von Wikingern zerstört. Die Rückkehr der Reliquien erfolgte allerdings erst 918. 1062 gab es einen romanischen Neubau. 1318 war der Beginn der bestehenden gotischen Kirche, deren bemerkenswerter aktueller Westbau aber erst 1845 entstand. Davor gab es eine gotische Zweiturmfassade. Das Schiff wurde 1537 vollendet.

La fondation d'un monastère dédié à Saint Pierre eut lieu sous l'influence de la cour parisienne sous Clotaire II, qui résida temporairement à Rouen, vers 610/620, à l'extérieur des remparts romains. On ne dispose d'aucune information sur les premiers bâtiments. Des fouilles menées au XIXe siècle ont seulement permis de constater que la construction n'avait pas été érigée sur des vestiges romains. L'évêque important de Rouen, Audoenus (Dadon ou Ouen) (+684), qui était également un proche confident de Clovis II, a été inhumé derrière l'autel de Saint-Pierre. Des membres de la famille royale mérovingienne ont également été inhumés ici. Vers 750, le culte des reliques d'Audoenus s'intensifia. La proximité avec la maison royale, en particulier à l'époque carolingienne, qui fit de Saint-Ouen l'abbaye la plus importante de la ville, laisse supposer que des travaux de construction ont été entrepris avant l'invasion viking de 841. La construction massive de la partie ouest des églises ultérieures rend également possible une construction précoce de la partie ouest, d'autant plus que les deux bâtiments de la cathédrale (obj-34 et obj-733) devaient chacun posséder une partie ouest carolingienne datant du début du IXe siècle. En 841, le monastère est détruit par les Vikings. Cependant, les reliques ne furent restituées qu'en 918. En 1062, un nouveau bâtiment roman fut construit. La construction de l'église gothique actuelle débuta en 1318, mais son remarquable bâtiment occidental actuel ne fut érigé qu'en 1845. Auparavant, il y avait une façade gothique à deux tours. La nef fut achevée en 1537.