В отличие от продольной части обширный хор собора сооружен по схеме трехнефной зальной церкви. От башен уцелела только нижняя часть. В истории сооружения тартуского собора еще очень много неясного. Ответ на все неясное могут дать только систематические раскопки. Мы не знаем, когда приступили к работам по возведению собора, однако в его архитектуре имеются детали, указывающие на то, что строительные работы начались в XIII в. Этот собор XIII в. не имел еще двух башен.

В середине фасада была огромная и глубокая, перекрытая сводом ниша, по сторонам которой были два контрфорса. В таком открытом притворе был главный портал. В виде продолжения южной и северной стен собора к западной стене были пристроены еще два контрфорса. Интересной особенностью западного фасада были небольшие круглые башни с винтовой лестницей.

Одна из этих башен (северная) находилась в углу между западной стеной фасада и северным контрфорсом. Южная башня не была симметричной — она была пристроена ко второму (с южной стороны) контрфорсу. Как в северной, так и в южной стене этого притвора имеется декоративная ниша с завершением из средней, высокой, и двух боковых низких полуциркульных арок. Такой характерный для романской архитектуры (и для архитектуры переходного стиля) мотив дает нам право отнести эти части руин к XIII в. В 1962—1963 гг. происходили работы в бывшем хоре собора, где теперь размещена библиотека. При раскопках были раскрыты фрагменты фундамента прямоугольного помещения, ширина которого отвечала ширине среднего нефа продольной части.

Мы имеем здесь дело с фундаментами хора первого собора. Этот храм XIII в., как уже отмечалось, был перестроен, в результате чего продольная часть получила сохранившийся до нашего времени вид обширной базилики. К северному нефу были пристроены капеллы.