W pierwszej połowie XV wieku, gdy arcybiskupem gnieźnieńskim był Mikołaj Trąba trwała budowa jednej z wież, kapitularza, skarbca oraz kaplic przy nawie południowej. Od 1419 roku, w związku z nadaniem arcybiskupom gnieźnieńskim tytułu prymasa, świątynia stała się archikatedrą prymasowską. W drugiej połowie XV stulecia, za abp Jakuba z Sienna na belce tęczowej zawisł potężny krucyfiks, a przed prezbiterium stanęło nowe mauzoleum św. Wojciecha, ukryte pod kamiennym baldachimem wspartym na kolumienkach i ozdobione marmurową płytą z podobizną męczennika, którą wykonał rzeźbiarz Hans Brandt. W 1602 roku wykończona została wieża północna. Przebudowywano też nawy boczne i kaplice okalające prezbiterium, zmieniając ich wezwania i wzbogacając ich wnętrza o nowe, zgodne z duchem epoki elementy architektoniczne. W 1613 roku, za abp Jana Łaskiego w Gnieźnie wybuchł wielki pożar, który strawił niemal wszystkie zabudowania nie wyłączając kościołów. Archikatedra ocalała, jednak ogień uszkodził hełmy i drewnianą konstrukcję wież. W latach osiemdziesiątych XVII wieku w części prezbiterialnej archikatedry stanęła pozłacana konfesja wykonana na wzór tej, znajdującej się w Bazylice św. Piotra w Rzymie, a pod nią, na czarnym ołtarzu, srebrna trumienka z relikwiami św.