В течение нескольких веков собор продолжал стоять в незавершённом виде. Когда в 1790 году Георг Форстер прославлял устремлённые ввысь стройные колонны хора, который уже в годы его создания рассматривали как чудо искусства, кёльнский собор стоял незаконченным каркасом, требующим едва ли не ремонта. Между хором, завершённым стеной около 1300 года, и южной башней располагался временно прикрытый неф длиной в 70 метров, а высотой лишь в 13 метров. Башни не были завершены. Только лишь 59-метровая южная башня упиралась в небо, как могучий обломок, но зато давала возможность вообразить задуманные масштабы стремящегося ввысь западного фасада с двумя башнями. Работы над южной башней были прекращены уже около 1450 года, а потом и вся строительная деятельность была полностью остановлена. Однако после того, как революционные французские войска изгнали из собора духовенство, превратив его в фуражный склад, в народе с новой силой возникло стремление довести его строительство до конца. Расходы на строительные работы, возобновлённые в 1842 г., поделили между собой прусский король Фридрих Вильгельм IV и основанное жителями Кёльна Центральное общество по строительству собора, которое и по сей день финансирует основную часть затрат на ремонт и реставрацию собора. После тщательных подготовительных работ, проведённых архитекторами Карлом Фридрихом Шинкелем и Эрнстом Фридрихом Цвирнером, король Пруссии Фридрих Вильгельм IV дал задание завершить Кёльнский собор по первоначальным планам и 4 сентября 1842 года сам заложил первый камень. К 1862 году уже удалось установить стропильные фермы на продольном и поперечном нефах, в 1863-м началось строительство башен высотой 157 метров. 15 октября 1880 года в присутствии германского императора Вильгельма I состоялось празднество по случаю завершения строительства. 15 октября 1880 года, когда на вершине Южной башни был уложен последний камень, сооружение собора, продлившееся в общей сложности 632 года, было полностью завершено.
Обе башни достраивались по средневековым чертежам, составленным в период возведения собора около 1300 г. Завершение строительства фасадов поперечных пристроек, оригинальные чертежи которых не сохранились, осуществлялось по проекту известного немецкого мастера церковной архитектуры Эрнста Фридриха Цвирнера (1802—1861 гг.). Во всех деталях он старался как можно точнее придерживаться идей средневековых зодчих, поэтому сегодня собор имеет столь совершенный внешний вид. В то же время в ходе достройки использовалась самая современная строительная технология. Примером тому служит стропильная форма крыши, которая является одной из первых в истории крупногабаритных конструкций из чугунного литья.
Для украшения фасада, башен и порталов были изготовлены сотни скульптур, а для остекления окон потребовались многие квадратные метры витражей. Кроме того для порталов были отлиты огромные бронзовые ворота. Расширилось и внутреннее убранство собора. Высочайшее качество всех работ, осуществлённых в XIX в., превратило собор в один из величайших шедевров неоготики.
Однако и после этого торжества строительство продолжалось: вставляли стёкла в окна, накладывали полы, и в конце концов пора было начинать отделку. В 1906 году одна из 24 больших декоративных башен, украшавших громадные башни главного фасада, рухнула; обломились и другие декоративные башни, а повреждённые места каменной кладки нужно было снова и снова приводить в порядок. После 1945 года начались работы по устранению повреждений, нанесенных бомбардировками во время Второй мировой войны. Но временная реставрационная контора стоит на площадке у собора до сих пор. Непогода и в первую очередь загрязнение окружающей среды способствовали многочисленным повреждениям и привели бы к окончательной гибели собора, если бы постоянно не принимались охранительные меры. Глава истории строительства Кёльнского собора не завершена и сегодня.
Примечателен тот факт, что Кёльнский собор находится в непосредственной близости от главного вокзала Кёльна. Для того, чтобы зайти в собор, от дверей вокзала необходимо пройти не более 50 метров.