On doit à Claude Dormay la plus ancienne mention de l'orgue de la cathédrale, installé par décision du doyen du chapitre, Guillaume, vers la fin du 12e siècle. Les écrits sont ensuite muets sur l'histoire de cet instrument jusqu'aux années 1567-1568, époque à laquelle cet orgue ou son successeur est détruit par les protestants.

Il faut attendre 1580 pour qu'un orgue, sans doute modeste, soit reconstruit aux dépens du chapitre, avec la participation du cardinal de Bourbon, abbé de Saint-Jean-des-Vignes. Soucieux de procurer à la cathédrale un instrument plus digne d'elle, les chanoines confient le 30 décembre 1619 la confection de grandes orgues au facteur rouennais Crépin Carlier, originaire de Laon. L'instrument, exigé conforme à celui de la cathédrale de Poitiers que Carlier vient de construire, mais sans positif néanmoins, doit être terminé pour le jour de Pâques 1621, moyennant 4200 lt. Un second marché est passé avec le même facteur le 21 août 1621 et permet la réalisation du positif – espéré pour la Pentecôte suivante -, moyennant 1400 lt. L’instrument est reçu par le chapitre le 7 septembre 1628. Dans les années 1680, le facteur parisien Robert Clicquot, également chargé de la construction d'un instrument à l'abbaye Saint-Jean-des-Vignes (1680-1683), fait de fortes réparations et augmentations à celui de la cathédrale. Ces interventions sont renouvelées en 1725-1727 par le facteur parisien François Thierry. Mais, malgré ces améliorations, l'orgue manque toujours de puissance pour le volume de l’édifice et en outre, selon le chanoine Cabaret, tombe de vétusté. En 1766, le chapitre confie donc sa réfection à François-Henri Clicquot. Au moyen d'un petit buffet qu'il lui adapte, le facteur augmente l'orgue de nombreux jeux et transforme le huit pieds de la cathédrale en un seize pieds, plus approprié à la majesté de l'office. Mais le projet de refaire à neuf le grand buffet est abandonné en faveur de la réfection complète du chœur.

En dépit de ces interventions, l'instrument menace ruine à nouveau au début de l’époque révolutionnaire. Le clergé réclame alors, avec succès, l'orgue de l’abbaye Saint-Jean-des-Vignes qui vient de fermer ; puis un arrêté du directoire du département, en date du 18 avril 1792, autorise la fusion des deux instruments. Claude-François Clicquot, sollicité, suggère de remplacer le buffet de l'orgue de la cathédrale - à l’exception du positif conservé - par celui de l'orgue de Saint-Jean, réalisé en 1680 par le menuisier Germain Pilon (homonyme du sculpteur). Il s'engage aussi à compléter la partie instrumentale de ce dernier par les meilleurs jeux de l'orgue de la cathédrale et par de nouveaux tuyaux, pour le mois de mars 1793. Mais les événements politiques ne permettent pas à Clicquot de renvoyer les pièces qu'il restaure à Paris, ni de venir achever son travail sur place.

Après la restitution de la cathédrale aux habitants à l’aube du 19e siècle, la municipalité se préoccupe de reprendre possession de l'instrument et de payer le travail accompli aux héritiers du facteur d’orgues, décédé le 28 mars 1801. Le 16 mars 1802, les facteurs parisiens Pierre Dallery et Antoine Somer, chargés de l'expertise à l'atelier de Clicquot, ne peuvent que constater le mauvais état des pièces de l'orgue, endommagées par divers transports et par un séjour dans une cave humide. De nombreux tuyaux ont en outre été vendus. La fabrique confie alors aux Dallery père et fils, le 28 avril 1802, la réparation et le perfectionnement de l'instrument. Par ce marché, le positif doit être en place pour les fêtes de Noël 1802, et le grand corps, pour celles de Pâques 1803. La première partie du contrat est parfaitement respectée. Mais le grand corps devient si considérable qu'il faut placer des tuyaux sur les côtés, à l'extérieur du buffet devenu insuffisant, et les masquer par un décor de palmes commandé au sculpteur sur bois Gérard. En janvier 1804, la boiserie qui porte la partie instrumentale s’affaisse et plie sous le poids, imposant des travaux de renforcement imprévus. Enfin, le nouvel orgue peut être reçu et inauguré le 15 mars 1804 par Nicolas-Philippe Desprez, organiste de la cathédrale de Paris, et Eloi-Nicolas-Marie Miroir, organiste de l’église parisienne Saint-Eustache.

Une trentaine d'années plus tard, victimes de l'explosion de la poudrière le 13 octobre 1815, de la poussière et de l'oxydation, la plupart des tuyaux ne rendent plus aucun son. Le facteur parisien Louis Callinet s'engage, le 20 août 1836, à effectuer les réparations et à refaire à neuf les tuyaux de montre. Satisfait de la restauration de l'instrument (reçu le 23 octobre 1837), Mgr de Simony confie au même facteur la confection d'un orgue d'accompagnement de cinq jeux, réalisé en 1839. Mais en dépit d'un entretien régulier, le grand orgue se détériore. Vers le milieu du siècle, la soufflerie défectueuse menace de laisser l'instrument muet, et l'installation de nouveaux jeux est souhaitée pour s'adapter à l'évolution de la facture. La priorité accordée à d'autres projets, puis les conséquences financières de la guerre de 1870-1871, font repousser aux années 1871-1872 la réalisation des travaux les plus urgents, confiée au facteur parisien Jules Merklin (successeur de la maison Daublaine-Callinet). Vingt années sont ensuite nécessaires pour que Merklin puisse enfin mener à bien la reconstruction complète de l'orgue, inauguré à la satisfaction générale le 19 janvier 1893.

Les bombardements de la Première Guerre mondiale détruisent progressivement l'instrument, atteint par des projectiles dès septembre 1914. Dans le courant du mois de juin 1915, l’architecte en chef Émile Brunet, venu prendre des mesures conservatoires en faveur du mobilier, ne peut que faire démonter quelques éléments du buffet. Finalement l’orgue est écrasé par la chute de la voûte de la tribune, au cours des opérations militaires de 1918. Seuls quelques éléments du buffet peuvent être sauvés. Ces vestiges du décor, parmi lesquels se remarquent les deux puissants atlantes des tourelles, sont aujourd'hui conservés au musée municipal.

Le programme de restauration de la cathédrale, établi par Émile Brunet, inclut naturellement l’installation d’un nouvel instrument, prévue dès la restitution de la nef aux fidèles en 1931. Dès ce moment, l’architecte commence à en esquisser la silhouette, qui doit s’accorder harmonieusement avec la tribune et la rose occidentale récemment posée. Mais la poursuite des travaux de gros œuvre jusqu’à la veille de la Seconde Guerre mondiale, puis ce nouveau conflit et ses suites, repoussent continuellement la réalisation d’un devis proposé par le facteur Victor Gonzalez dès 1933.

En 1950, Soissons est le seul siège épiscopal de France, détruit en 1914-1918, qui n’ait pas encore retrouvé ses grandes orgues. La demande insistante de l’évêque et de l’archiprêtre, passionnément soutenus par le chanoine Henri Doyen, organiste et maître de chapelle de la cathédrale et ancien élève de Louis Vierne, provoque enfin la reprise de l’étude. Le principe de construction d’un nouvel instrument est approuvé par la commission des Orgues le 11 octobre 1950 et, dans les mois suivants, quatre facteurs (les maisons Jaquot, Rœthinger, Muhleisen et Gonzalez) sont invités à soumettre un devis d’après un projet de l’architecte en chef Maurice Berry. Le choix de la commission se porte sur le facteur Victor Gonzalez - auteur des grandes orgues des cathédrales de Bayonne, Meaux et Reims -, dont le projet est le plus complet et le moins onéreux. Les modifications demandées par la commission ayant été introduites et les crédits ouverts, les travaux peuvent commencer en septembre 1952, sous la direction du facteur et de celle de son collaborateur et petit-fils par alliance, Georges Danion. L’instrument, fabriqué à Châtillon (Hauts-de-Seine), se fait entendre pour la première fois à Noël 1954, alors que 36 jeux sont montés sur les 67 prévus. Après réalisation des parties manquantes (dont le positif posé en octobre 1955), le grand orgue est inauguré le 6 mai 1956 par Marcel Dupré, organiste de l’église Saint-Sulpice à Paris et directeur du Conservatoire national de musique. Ce dernier instrument de Victor Gonzalez, décédé peu après, est considéré comme un chef d’œuvre de l’esthétique néo-classique, destiné à servir le répertoire de toutes les époques, et a été touché par les plus grands interprètes, tels Marie-Madeleine et Maurice Duruflé. Il a fait l’objet de nombreux enregistrements, parmi lesquels la première intégrale française de l’œuvre pour orgue de J.-S. Bach réalisée par Jean-Jacques Grünenwald de 1957 à 1962.

Au moment de la commande, il avait été précisé que seule la disposition des tuyaux apparents produirait l’effet décoratif, et que l’instrument serait dépourvu de buffet. Toutefois, dès l’achèvement de l’orgue, il est prévu de le doter de discrètes boiseries, destinées à le clore et le protéger de la poussière et de l’humidité. Ce projet de « buffet », plusieurs fois révisé, ne semble avoir été réalisé que vers le milieu ou la fin de la décennie 1970, par la Société Gonzalez (d’après les archives des Monuments historiques).