Aristide Cavaillé-Coll livra les 18 et 19 novembre 1857, un instrument de 25 jeux sur deux claviers et pédalier (14 au GO, 8 au Récit, Pédale en tirasse, sans jeux propres, faute de ressources). 

Il fut inauguré par L.J.A. Lefébure-Wély, organiste de la Madeleine à Paris, le 20 novembre 1857.

L'orgue avait une console en fenêtre, aucune machine Barker. Son buffet néo-gothique en chêne polychrome, construit sur le dessin du père Arthur Martin, comportait les basses de 5 jeux en façade, celles de la Montre 8' de la Flûte harmonique, du Salicional, de la Viole de Gambe 8'-16' dont la première octave est en 8' et celles du Prestant. Pour la façade et les basses, Cavaillé-Coll utilise des sommiers à pistons. Cet orgue fut le premier travail d'importance de Cavaillé-Coll à Rouen.

Cavaillé-Coll effectue un relevage pour 1000 francs dès 1868. 

En 1879, il ajoute une Pédale séparée de 4 jeux (Contrebasse 16, Basse 8, Bombarde, Trompette) pour 7 000 francs.

En 1888-89, à l'occasion d'un nouveau relevage, il procède à d'importants travaux qui font basculer l'instrument de 1857 vers l'esthétique « symphonique » telle qu'il la concevait dans sa dernière période d'activité et ce, au coût de 8 900 francs:
o    Il agrandit la boîte expressive pour ajouter 3 jeux au Récit par addition de flancs de chaque côté du sommier.
o    Il procède à une réharmonisation de l'ensemble de l'orgue en appliquant à la tuyauterie, bien que déjà munies d'entailles, de nouvelles entailles expressives à pavillon.
o    Il ajoute une machine pneumatique (placée sous le banc de l'organiste et dans le faux Positif dorsal) ainsi qu'un troisième clavier à la console, placé en bas, pour servir de clavier d'accouplement.
Suite à cette restauration, le 7 novembre 1889, Charles-Marie Widor, alors titulaire à l'église Saint-Sulpice de Paris, donna le concert inaugural.

En 1928, la Manufacture d'orgues Cavaillé-Coll Mutin A. Convers & Cie puis par la maison Beuchet-Debierre, de Nantes, en 1954 transforment l'orgue: la progression harmonique est modifiée en Plein-jeu de IV rangs, une Tierce est ajoutée au GO ainsi qu'un Plein-jeu de IV rangs au Récit. L'étendue des claviers passe à 56 notes et celle de la pédale à 30 notes par addition de compléments pneumatiques disposés là où la place le permettait. 

Lors de l'intervention de 1954, Jean Perroux avait procédé à la réharmonisation de plusieurs jeux. Marcel Dupré donne le récital d'inauguration.

En septembre 1997, l'orgue est classé « monument historique ». 

En 1999-2000, l'orgue est restauré par la Manufacture Jean Renaud-Menoret. L'harmonisation est faite par la Manufacture d'orgue Lacorre et Robert. Le programme des travaux, défini par la Commission supérieure des monuments historiques, a consisté en un retour à l'orgue Cavaillé-Coll de 1889, en maintenant toutefois l'étendue des claviers à 56 notes et celle de la Pédale à 30 notes, ce qui fut réalisé en intégrant les notes supplémentaires dans les sommiers (par gravures intercalées).