สถานที่ตั้งของอาสนวิหารเคยเป็นที่ตั้งของอาสนวิหารเก่าแก่มาตั้งแต่สมัยช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 6 โดยเป็นที่ตั้งของมุขมณฑล ซึ่งต่อมาได้ถูกแทนด้วยอาคารทรงกอทิกในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 12 ซึ่งต่อมาภายหลังในปี ค.ศ. 1490 หอระฆังและหน้าบันวิหารฝั่งทิศตะวันตกได้ถล่มลง ส่วนหน้าบันและหอระฆังที่ทำจากหินแกรนิตอย่างเห็นอยู่ในปัจจุบันนั้นเป็นรูปแบบสถาปัตยกรรมคลาสสิกที่ถูกสร้างใหม่โดยกินเวลาสร้างประมาณเกือบ ๆ สองร้อยปี โดยการก่อสร้างแบ่งเป็นช่วงใหญ่ ๆ ทั้งหมด 4 ช่วง โดยชั้นล่างสุดสร้างระหว่างปี ค.ศ. 1541 ถึง ค.ศ. 1543 ต่อมา ค.ศ. 1640 ถึง ค.ศ. 1654 (โดยตูว์กาล การิส) ช่วงต่อมาระหว่างปี ค.ศ. 1645 ถึง ค.ศ. 1678 (โดยปีแยร์ กอร์บีโน) และท้ายสุดผู้ที่สร้างหอระฆังทั้งสองจนสำเร็จ คือระหว่างปี ค.ศ. 1679 ถึง ค.ศ. 1704 โดยฟร็องซัว โอเก ด้วยความสูงที่ 48 เมตร และมีตราลัญจกรประจำพระเจ้าหลุยส์ที่ 14 แห่งฝรั่งเศส ตั้งอยู่ระหว่างหอระฆังทั้งสอง

ต่อมาได้เกิดอัคคีภัยครั้งใหญ่ในปึ ค.ศ. 1720 อาสนวิหารแรนได้รอดจากเพลิงไหม้มาอย่างปาฏิหาริย์ โดยเพลิงได้ลุกลามมาในบริเวณใกล้เคียงห่างไปเพียงไม่กี่สิบเมตรจากตัววิหาร ซึ่งต่อมาส่วนแขนกางเขนและบริเวณร้องเพลงสวดที่ชำรุดมาแต่เดิมได้ถล่มลงกลางพิธีมิสซาในปี ค.ศ. 1754 และในที่สุดจึงได้มีการสร้างวิหารด้านในใหม่ทั้งหมด ยกเว้นเพียงส่วนหน้าบันและหอระฆังที่เพิ่งสร้างเสร็จไว้เท่านั้น โดยเริ่มรื้อถอนและก่อสร้างในปี ค.ศ. 1762 หลังจากได้รับพระบรมราชานุญาตจากพระเจ้าหลุยส์ที่ 15 ในแบบสถาปัตยกรรมแบบนีโอคลาสสิก โดยได้ทำการรื้อถอนอาคารเดิมเสร็จสิ้นในปี ค.ศ. 1768 และต่อมาได้ประสบปัญหาเงินทุนอย่างหนัก จนในที่สุดการก่อสร้างได้เริ่มขึ้นเมื่อ ค.ศ. 1787 และหยุดชะงักลงในระหว่างช่วงการปฏิวัติฝรั่งเศส จนในที่สุดกลับมาสร้างต่อเมื่อปี ค.ศ. 1816 จนเสร็จสิ้นในปี ค.ศ. 1844

อาสนวิหารแรนเป็นอาสนวิหารในรูปแบบผสมผสานระหว่างนีโอคลาสสิก (ตัวอาคาร) เหนือจุดตัดกลางโบสถ์มีโดมและรูตรงกลางโดม กับสถาปัตยกรรมคลาสสิก (หน้าบันและหอระฆังคู่)

ในระหว่างการรื้อถอนและก่อสร้างนั้น ได้ใช้โบสถ์แม่พระและนักบุญเมอแลนเป็นอาสนวิหารแทน (pro-cathedral) ชั่วคราว