Dans la première moitié du 19e siècle, la chapelle axiale et les deux chapelles qui l'encadrent sont les seules chapelles à être ornées de verrières de couleur. D'après la description du baron de Guilhermy, les fenêtres de la chapelle Saint-Pierre sont alors occupées par des scènes de la vie de saint Gilles, par d'autres en relation avec la vie et le martyre de saint Nicaise et de sainte Eutropie, et par plusieurs éléments d'un grand personnage. La cathédrale profite d'une restauration complète dans la seconde moitié du même siècle, et le projet de rétablir les verrières des chapelles absidales prend corps au début des années 1880. Les vitraux sont déposés en 1882, mis en caisses et remisés dans une tour de la cathédrale, tandis que les baies sont bouchées par une maçonnerie de brique. Pour les fêtes de Pâques 1892, la chapelle Saint-Pierre reçoit un ensemble homogène de verrières, consacré à la vie de saint Gervais et de saint Protais, ainsi qu'à leurs parents saint Vital et sainte Valérie. Les trois vitraux sont réalisés par le peintre-verrier Félix Gaudin, d'après des dessins de son cartonnier Émile Delalande. Menacées par les tirs d'artillerie de la Première Guerre mondiale, les verrières sont déposées en 1915. Mais après la fin du conflit, seuls quelques médaillons figurés de la verrière 5 peuvent être retrouvés. Les trois baies de la chapelle restent donc obturées pendant de nombreuses années.

Dès 1950, le service des Monuments historiques se préoccupe de la réfection de ces trois fenêtres, qui sont encore fermées par des carreaux de plâtre. Il faut néanmoins attendre la fin des années 1960, pour que le projet soit concrétisé. Le service des Monuments historiques commande alors un ensemble de trois verrières au peintre-verrier Jacques Le Chevallier, installé 6 rue Joseph Leguay à Fontenay-aux-Roses. Un premier ensemble de maquettes est présenté par Le Chevallier en 1969. Le peintre-verrier y propose un parti consistant à disposer des scènes à personnages sur un fond coloré abstrait. Mais, les fers anciens ayant été retrouvés en démolissant le bouchement de la baie, l'artiste doit proposer une nouvelle maquette tenant compte du cadre imposé par ces fers. Les vitraux sont réalisés sous la direction de l'Architecte en chef Maurice Berry, achevés en octobre 1970, et posés vers la fin de la même année (d'après la correspondance du peintre-verrier, conservée aux archives diocésaines).