En la primera campaña, a partir de 1170, se elevó el crucero sur y las torres. El coro fue reconstruido entre 1236-1279 por Etienne de Mortagne. La nave fue la parte que necesitó más tiempo. El arquitecto Simon du Mans reconstruyó el transepto y comenzó la nave, cuyos seis tramos, naves laterales y capillas fueron construidos en el siglo XIV —los dos primeros tramos corresponden a los de la antigua catedral románica y son del siglo XII—. La nave se completó en el siglo XV por los arquitectos Jean de Dammartin, Jean Papin y Jean Durand, gracias a la generosidad de Carlos VII y del duque de Bretaña Jean V. Con motivo de la construcción del edificio actual, la nave se amplió hacia el oeste y las torres que flanquean la entrada se elevaron fuera de la antigua ciudad, acentuando la particularidad del edificio antes mencionada; la muralla tardo-antigua es visible en sección en la parte posterior de las torres desde el norte.

En 1356, la catedral recibe la nueva advocación de Gaciano.

La fachada ha perdido las grandes estatuas de los muelles, destruidas por los protestantes durante las guerras de religión.^[3]​ Pero sigue siendo una de las creaciones más extraordinarias del gótico flmígero en lo que tiene de más exuberante, verderos encajes de piedra con pocos equivalentes, obra maestra decorativa de primer plano. Las torres fueron erigidas en la primera mitad del siglo XVI: la torre norte fue construido en 1507 por Pierre de Valencia y la torre Sur entre 1534 y 1547 por Pierre Gadier.

Habiendo sido su construcción particularmente lenta,^[4]​ presenta un conjunto muy completo de arquitectura religiosa francesa del XII al XVI. Así, la base y los contrefuertes de las torres son románicos, la ornamentación general es de puro gótico, radiante y flamígero, y las partes superiores de las dos torres son de estilo renacentista de principios del siglo XVI.

Vitrales

Arquitectónicamente, San Gaciano es un hermoso edificio que sin embargo no se reconoce como una de las principales catedrales góticas de Francia. Pero tiene una joya excepcional: su colección de vidrieras. Las más hermosas, deslumbrantes, decoran las capillas del deambulatorio y las ventanas altas del coro. Este es uno de los mejores conjuntos del siglo XIII (vitrales de medallones) existentes en Europa, completa, intacta, multicoloreada, muy variada. Hay que añadir las dos rosetones del transepto, del siglo XIV, y los de la nave y de la fachada, del siglo XV. Otra hermosa vidriera del siglo XV adorna una de las capillas laterales sur.

Mobiliario

El buffet del órgano habría sido ofrecida por el arzobispo Martin de Beaune en el siglo XVI pero esta tradición no está documentada. Dañada durante las guerras de religión, experimentó varias restauraciones e incluso en el siglo XVII una verdadera reconstrucción, probablemente alrededor de 1620. El estilo del buffet actual es característico de esa época.

También se puede ver en la catedral la tumba de dos de los hijos de Carlos VIII y de Ana de Bretaña, muertos en la infancia. Esta tumba, en mármol de Carrara, es de puro estilo renacentista. Los dos yacentes^[5]​ son de la escuela de Michel Colombe en un subbasamento^[6]​ realizado por el italiano Girolamo Paciarotto, llamado «Jérôme Pacherot», es decir, la misma combinación que en la gran tumba del duque Francisco II de Bretaña en la catedral de Nantes, pero aquí la obra, siempre de gran calidad, es más pequeña, más modesta y la intervención del propio Miguel Colombe no está acreditada. Este monumento se encontraba en 1506 en la colegiata de Saint-Martin de Tours antes de ser desmontado en la Revolución y vuelto a montar en 1814 en San Gaciano donde se restauró una primera vez en 1834.​