В 1190-х годах под неусыпным оком епископа Педера Су-несона, находившегося под впечатлением от шедевров французской церковной архитектуры, на развалинах двух первых церквей был воздвигнут третий по счету храм. Возводили его в позднем романском стиле с нефом и хорами с обходом, к тому же собор увенчали две башни, напоминающие шишаки рыцарей. В последующие времена собор постепенно разрастался: со стороны северного нефа к нему пристроили капеллу, а у основания башен — еще две небольших капеллы.
К числу самых ранних королевских надгробий относятся памятники герцогу Кристофору, умершему в 1363 году, и королеве Маргарите Датской, усилиями которой Дания объединилась с Норвегией. Королеву сначала похоронили в Бьерне-дикирке близ Соре, но в 1412 году останки ее перенесли в Роскилльский собор и положили в великолепную гробницу из черного мрамора, которая расположилась за высоким алтарем. Автором проекта этой гробницы был Иоганн Младший из Любека, создавший прекрасный образец готического надгробия. Случившийся в 1443 году пожар нанес собору большие повреждения, но их вскоре ликвидировали, и король Кристиан I был погребен уже в реконструированном соборе.
Начиная с этого времени собор в Роскилле становится традиционной усыпальницей датских королей и королев, и все последующие перестройки выполнялись в нем ради удобного размещения памятников и гробниц. Так, король Кристиан IV в 1615–1620 годы в северном нефе построил капеллу, план которой еще при жизни составил сам. Капелла эта занимает в соборе немного места, но в ней были погребены сам Кристиан IV, его первая жена королева Анна Катарина, его старший сын принц Кристиан, король Фредерик III и его супруга София Амалия. А при захоронении короля Фридриха V в 1772 году потребовалось снести капеллу Пресвятой Богородицы XIV века.
Всего в Роскилльском соборе похоронено 38 особ датского королевского дома. Погребен здесь и король Кристиан X, которого датчане очень уважают за то, что в годы немецкой оккупации он держался с большим достоинством. Когда гитлеровцы потребовали, чтобы евреи Дании носили на рукавах желтые повязки, король заявил, что он и члены его семьи первыми наденут такие повязки… Последним в Роскилле был похоронен король Фредерик IX.
В соборе покоится и прах принцессы Дагмары, ставшей русской императрицей Марией Федоровной. Летом 1864 года великий князь Николай Александрович нанес визит датской королевской чете: формально причиной визита была остановка цесаревича, возвращавшегося домой с голландского курорта Схевенинген. Однако родители умной и обаятельной принцессы Дагмары, король Кристиан IX и королева Луиза, догадывались об истинных мотивах приезда великого князя. По сердцу он и Дагмаре, и все идет в желанном русле: отъезд принца на родину за родительским благословением, а потом возвращение в Данию для официальной помолвки.