En raison de ses caractères stylistiques, la rose du bras nord est considérée comme antérieure à celle du bras sud. Dans l’état actuel des connaissances sur la succession des architectes de la cathédrale, elle est attribuée à Jean de Chelles et à la décennie 1250. Elle a été refaite à l’identique par Viollet-le-Duc en 1862-1865.
D’un diamètre de 12,9 m, elle compte parmi les plus vastes roses de son temps (la rose sud de Saint-Denis, vers 1245, ne fait « que » 12,2 m de diamètre), même si nous manquons souvent de mesures fiables pour les roses gothiques. Elle est par ailleurs d’une membrure très légère, surtout si on la compare aux roses antérieures de dimensions équivalentes, comme la rose ouest de Chartres. Elle se compose de seize grands pétales qui s’épanouissent du centre vers la périphérie, et qui sont subdivisés de manière à former une double corolle : seize pétales simples rayonnent depuis l’octolobe central, avant de se subdiviser chacun en deux. Au pourtour, seize trilobes meublent les interstices des têtes des lancettes. Ces subdivisions sont liées à l’iconographie vétéro-testamentaire de la rose (16 prophètes dans les médaillons de la première corolle, 32 rois et prophètes dans ceux de la deuxième, 32 grands prêtres du peuple hébreu au pourtour). La modénature est fermement hiérarchisée : meneaux principaux des pétales, meneaux secondaires des pétales de la corolle externe, tête trilobée des lancettes. La rose se découpe dans un cadre carré, les écoinçons inférieurs sont vitrés et meublés de polylobes.