Tymczasem nim zakończono te zasadnicze prace architektoniczne, niespodziewanie ukazały się nowe pęknięcia w sklepieniach. Częste zmiany na urzędzie biskupa płockiego powodowały, iż żaden z następców bp. Krzyckiego nie zdołał w pełni poświęcić się dalszemu remontowi. Uczynił to dopiero bp Andrzej Noskowski. Za jego rządów dokonano koniecznych napraw i uzupełnień, oraz doprowadzono do końca zasadniczą budowę płockiej świątyni renesansowej. W 1550 roku król zezwolił na dostawienie kaplic dla wzmocnienia murów katedry. W latach 1556–1563 wydłużono prezbiterium i oraz dostawiono dwie zachodnie wieże z przedsionkiem i emporą muzyczną między nimi – pracami kierował Jan Baptysta z Wenecji.
Czarną plamą w renesansowej przebudowie katedry jest zatracenie wszystkich przedrenesansowych grobowców i epitafiów.
Katedra klasycystyczna Dzięki bp. Michałowi Jerzemu Poniatowskiemu w latach 1784–1787 dokonano kolejnej przebudowy katedry. Najbardziej zagrożoną runięciem fasadę obudowano, zgodnie z założeniami klasycyzmu, grubymi murami, przyozdobionymi ciężką attyką z gzymsami, wspartą sześcioma jońskimi kolumnami. Taki wygląd fasady raził ówczesnych krytyków swym niezharmonizowaniem z pozostałą częścią kościoła.