L'ensemble monumental à l'époque moderne (fin du XVIe siècle)

La basilique gothique se maintient dans son état d'origine. L'église est augmentée du mausolée des Valois, une rotonde greffée sur le bras nord du transept, desservie par un passage qui la reliait à la basilique. En révélant le tracé de la circonférence du bâtiment et le dessin de l'organisation de l'espace intérieur, l'archéologie a permis d'élucider un certain nombre de questions inhérentes à une documentation assez contradictoire. L'édifice mesurait 30 m de diamètre. Intérieurement, la construction développe le plan de six chapelles tréflées ordonnées autour d'un hexagone central. Extérieurement, deux ordres de pilastres et de colonnes adossées alternent avec des niches et des fenêtres. Le dôme n'a jamais été réalisé et l'édifice, resté inachevé, fut couvert d'un toit conique provisoire, surmonté d'une lanterne bien visible sur d'anciennes vues.

À la suite d'un remaniement du voûtement du dortoir, le bâtiment des moines voit la suppression de son système de contrebutement. Dans le cloître, les culées des arcs-boutants sont arasées. La disposition intérieure du bâtiment des cuisines reflète également des remaniements et la construction, percée de fenêtres à croisées modernes, est couverte d'un toit à deux pentes. L'élévation des dépendances témoigne également de reprises.

L'église Saint-Paul a été ruinée par les guerres et les chanoines se sont retirés en la chapelle Saint-Pantaléon reconstruite dans le bas-côté nord de l'église. L'édifice de plan rectangulaire devait être couvert d'un voûtement épaulé par des contreforts partiellement reconstruits. Le chœur de l'édifice était flanqué, à l'est, d'une sacristie adossée à l'abside en ruine de l'ancienne collégiale. Saint-Pierre et La Madeleine ne semblent pas avoir subi de transformations majeures. Par contre, l'église Saint-Michel-du-Charnier est augmentée, au nord, par l'ajout d'une chapelle dédiée à Notre-Dame et d'une sacristie englobant l'ancien clocher-porche. La chapelle, couverte d'un toit à deux pentes, ouvre sur l'intérieur de l'église par une file de deux colonnes bien visibles sur les plans anciens. L'église Saint-Barthélemy ruinée n'est pas reconstruite. En revanche, le chœur de l'église Saint-Michel-du-Degré est rebâti sur le plan d'une abside tréflée. De même, la nef de Sainte-Geneviève s'élargit vers le sud par l'édification d'un nouveau mur extérieur. En façade ouest, l'église est dotée d'une tour-clocher dont le rez-de-chaussée abrite le vestibule d'une nouvelle entrée de l'église. La maison de la Cène est également remaniée et les fouilles confirment l'ajout d'une tourelle d'escalier octogonale, engagée de moitié dans la façade donnant sur le cimetière.