Od strony północnej do świątyni przylegał budynek klasztoru służący za mieszkanie dla księży pełniących posługę w kościele. Około 1100 r. biskup Arnold otoczył całość murem i fosą, których resztki zalegają pod obecnym placem koło katedry. Plac ten do ok. 1820 r. służył jako cmentarz przykatedralny.
W poł. XII w. biskup Zelandii Absalon zainicjował przebudowę kościoła Trójcy Świętej w Roskilde w nowym stylu, który przywędrował do Danii, w gotyku. Rozpoczęte przez niego dzieło kontynuował biskup Skanii Anders Sunesøn i jego brat biskup Roskilde Peder Sunesøn, który podobnie jak Absalon, zdobył wykształcenie w Paryżu. Miało to decydujący wpływ na ostateczny kształt świątyni, która została przebudowana w stylu francuskiego gotyku, co było wtedy czymś zupełnie wyjątkowym w Danii. Budowa, do której zużyto ok. 3 milionów cegieł, została ukończona w ok. 1280 r. W XIV w. do katedry dodano dwie zachodnie wieże, ale charakterystyczne iglice wieńczące katedralne wieże zostały dodane dopiero w czasach panowania Chrystiana IV (1635).