Au XVIe siècle, les troubles engendrés par les Guerres de Religion sont particulièrement intenses à Mâcon et ses alentours. La cathédrale est mise à sac en 1567 par les troupes protestantes, comme beaucoup d’autres édifices religieux. Les objets du culte disparaissent, les cloches sont enlevées, les vitraux brisés, l’édifice saccagé. C’est probablement à ce moment-là qu’est martelé le tympan de la cathédrale. Plus que les dommages directs assenés à la cathédrale, ce sont les répercussions de cette période désœuvrée qui seront les plus dramatiques, tant du point de vue matériel que de celui de la pratique religieuse<ref>GARMIER, Jean-François, ''Les Monuments de Mâcon, Le Vieux Saint-Vincent'', Mâcon, 1988. </ref>. Au début du XVIIe siècle, l’évêque Gaspard Dinet entreprend une première restauration de l’édifice, afin qu’il puisse de nouveau accueillir le culte de manière convenable. Ce n’est visiblement pas suffisant, puisqu’en 1725, la cathédrale est toujours dans un état précaire.

C’est donc un édifice déjà instable qui voit arriver la Révolution française. La cathédrale, comme toute propriété ecclésiastique, devient à l’époque un bien national. Le culte continue cependant d’y être célébré jusqu’en 1791. En 1793, et après avoir servi de lieu de réunion, la cathédrale est transformée en Temple de la Raison<ref>Ibidem. Les Temples de la Raison sont des monuments chrétiens reconvertis au moment de la Révolution en temples athées voués à organiser le « culte de la Raison ». Il s’agissait pour les révolutionnaires de contrer l’omniprésence et l’ingérence de la religion catholique au sein de la population. Ces temples visaient à unir les français autour des valeurs de la République et des idées des philosophes des Lumières.</ref> puis en temple de l’Etre Suprême, et ce jusqu’à la chute de Robespierre. A partir de 1794, plusieurs rapports sont faits sur l’été préoccupant de la cathédrale. En 1797, l’ingénieur du département Guillemot<ref>Les plans de l’ingénieur sont conservés aux Archives Départementales de la Saône-et-Loire.</ref> est envoyé sur place pour évaluer ce qu’il reste de la cathédrale. En parallèle des volontés de restructuration et d’aménagement du quartier, la destruction partielle de l’édifice est décidée. Il préconise cependant de conserver les parties les plus anciennes de la cathédrale, à savoir massif occidental et le narthex.