W drugiej poł. XVIII w. wyremontowano dach. W 1891 roku prace nad przebudową katedry rozpoczął Konstanty Wojciechowski. Według jego projektu dobudowano wzdłuż nawy północnej kaplice oraz kruchtę zachodnią, uzyskując dzięki temu symetryczne rozwiązanie bryły. Wieże, pierwotnie nie wyższe niż dach nawy głównej, a później przykryte baniastymi kopułami, zostały nadbudowane o dwie strzeliste kondygnacje w stylu neogotyckim. Prace polegały także na wymianie we wnętrzu licznych elementów artykulacji i dekoracji, co spowodowało zatarcie pierwotnego gotyckiego charakteru (nastąpiła np. wymiana maswerków, zworników, wprowadzenie nisz baldachimowych w prezbiterium). Usunięto również dużą część nowożytnego wyposażenia. Prace zakończono w 1902 roku. W 1907 włocławską katedrę ustanowiono bazyliką mniejszą.