Le portail royal est antérieur à la reconstruction de l'édifice au XIIIe siècle. Épargné lors du grand incendie de 1194, il date des années 1145-1150. Parvenu pratiquement intact jusqu'à nous, il s'intègre dans le massif occidental qui se compose de trois baies largement décorées, cette composition tripartite ayant une influence manifeste avec la façade harmonique de filiation anglo-normande. Structure innovante, ce triple portail à statues latérales, à tympan, linteau et voussures sculptées a une influence architecturale importante puisqu'il est repris par de nombreuses cathédrales gothiques (Le Mans, Angers, portails nord et sud de Bourges, statues-colonnes de Rochester et Sangüesa). Situé à la charnière de l'art roman et de l'art gothique, il a probablement été réalisé par les mêmes sculpteurs que le portail de la basilique Saint-Denis. Il se démarque par la grande qualité de ses sculptures.

Le programme iconographique mêle des scènes de l'Ancien et du Nouveau Testament, associant ainsi les précurseurs de la Chrétienté - le peuple juif - à l’accomplissement de la promesse, formulée selon le dogme chrétien. Les trois tympans proclament les mystères de la Foi. Ils représentent respectivement de gauche à droite, selon une interprétation courante, l'Ascension, la Parousie et l'Incarnation.