L'analyse archéologique de la façade permet de placer la construction de la rose peu après le milieu du 13e siècle. L'installation d'une verrière dans cette baie compartimentée doit donc dater du 3e quart du même siècle. Cette verrière, masquée par l'orgue et donc peu visible, puis détruite au cours de la Première Guerre mondiale, a été rarement évoquée ou décrite. Il s'agissait d'une verrière décorative, ornée de deux cercles concentriques de petits médaillons circulaires figurés : les uns, formant une couronne autour de l'oculus central, les autres, repoussés à l'extrémité des rayons. Les rares mentions et les fragments qui en subsistent permettent d'y voir une évocation de l'Apocalypse, de la Jérusalem céleste, ou du retour glorieux du Christ à la fin des temps. Les médaillons conservés représentent en effet, soit des hommes portant des phylactères, soit des vierges sages et des vierges folles. Les hommes portant des phylactères sont très probablement des prophètes, dont le rôle principal a été d'annoncer la venue du Christ. La Bible recense seize prophètes : quatre "grands" et douze "petits". Or la rose occidentale de la cathédrale est une rose à seize rayons. Quant aux vierges sages et folles, il s'agit d'un thème iconographique lié au retour du Christ à la fin des temps et au Jugement dernier. Néanmoins, leur nombre dépasse rarement la dizaine ou la douzaine. Peut-être étaient-elles mêlées à d'autres personnages, comme les apôtres ou les Évangélistes ? Enfin, au centre, se trouvait une représentation du Christ. En revanche, rien n'est connu sur le décor original de la grande ouverture en arc brisé qui surmonte la rose.

Comme toutes les verrières de la cathédrale, la rose souffre d'un manque d'entretien pendant la Révolution et profite sans doute de la restauration générale effectuée vers 1807. Elle est gravement endommagée par l'explosion de la poudrière du bastion Saint-Remy, le 13 octobre 1815, puis par un ouragan en décembre 1815. Une délibération du conseil de fabrique le signale clairement : la magnifique rose de l'orgue a été mise en pièces. Un premier devis de l'architecte-expert Louis Duroché, daté du 8 février 1816, abonde dans ce sens en estimant à la moitié de la rose la surface à réparer. Néanmoins, face à l'étendue des dégâts dans la ville et donc à l'énormité de la dépense, les travaux sont réduits au strict minimum, et de nouveaux devis revus à la baisse sont demandés. La rose est réparée vers 1817, en intégrant peut-être des panneaux ou des verres provenant de l'église abbatiale Saint-Yved de Braine, en cours de démolition partielle (d'après les archives diocésaines). Vers le milieu du 19e siècle, le baron de Guilhermy distingue dans le jour en arc brisé qui surmonte la rose, un vitrail du 16e siècle, comportant la représentation d'une sainte debout, accompagnée de moutons (peut-être sainte Geneviève). Malheureusement, rien ne permet de savoir s'il s'agit de panneaux posés dans cette ouverture au 16e siècle, ou s'il s'agit plutôt d'une restauration du début du 19e siècle, faite à l'aide de vitraux provenant de Saint-Jean-des-Vignes (Soissons) ou de l'église abbatiale de Braine.

La rose est victime du siège et des bombardements de Soissons en octobre 1870. Malgré l'importance des dommages subis par le monument, et en dépit des difficultés financières générales, la verrière est réparée en 1872, ce dont témoignent les archives provenant de l'administration des Cultes. Les travaux sont alors réalisés par le peintre-verrier parisien Édouard Didron, et c'est probablement à son intervention qu'il faut attribuer les quelques personnages créés dans le goût du 13e siècle qui ont survécu au premier conflit mondial et sont actuellement intégrés à des verrières de complément.

La grande rose occidentale, maintes fois restaurée, est presque totalement détruite au cours de la Première Guerre mondiale. Les quelques éléments subsistant au lendemain du conflit sont soigneusement démontés et conservés. La documentation du service des Monuments historiques et les archives de l'atelier Gaudin permettent de suivre les étapes de la reconstitution du monument et de la création d'une nouvelle rose. La restauration de la cathédrale, commencée par le chœur, moins atteint par les bombardements, gagne la nef vers la fin des années 1920. Un rapport de l'architecte Émile Brunet, du 7 février 1930, fait état de la possibilité de rendre au culte en 1931 la nef et ses collatéraux. Parmi les travaux qui restent à achever, figure la remise en état de la grande rose. Le peintre-verrier parisien Jean Gaudin, qui avait déjà doté de nouvelles verrières le bras nord du transept, soumissionne pour la rose le 28 juillet 1930. Les vestiges de l'ancienne rose, alors conservés dans des caisses au Panthéon, servent de source d'inspiration au verrier qui propose un projet dérivant de l'ancienne disposition. Une première maquette de Gaudin est présentée à la commission des Monuments historiques le 17 octobre 1930. Un certain nombre de corrections sont demandées par l'inspecteur général Eugène Rattier qui, entre autres remarques, recommande de donner un volume plus important au Christ central et de conférer une tonalité rouge à la surface des panneaux rayonnants. L'exécution du travail subit quelque retard, à cause de la réalisation de la verrière de la chapelle du Sacré-Cœur, d'une grève des ouvriers coupeurs et sertisseurs, et de contretemps. La réalisation de la verrière commence enfin au début de l'année 1931, menée de front dans les ateliers de Paris et de Roye-sur-Matz (Oise). Le vitrail achevé est posé à partir du lundi 20 avril 1931, peu de jours avant la grandiose cérémonie de reprise de possession de la nef (dimanche 26 avril 1931). Contrairement aux lancettes du bras nord du transept, il ne semble pas que Louis Mazetier ait participé à la conception de la rose. Son nom n'est jamais mentionné dans les archives de l'atelier Gaudin relatives à cette verrière. En revanche, le rapport de l'inspecteur Rattier semble attribuer la maquette à Jean Gaudin.

Les rares éléments figurés de la précédente rose qui avaient survécu à la guerre, conservés au dépôt de Champs-sur-Marne, ont été intégrés à deux verrières de complément vers 1992. Ces deux vitraux, posés dans la baie 15 et la baie 116, ont été réalisés par l'atelier Le Chevallier, de Fontenay-aux-Roses.