Le pavillon de l'Horloge, établi au flanc nord de la cathédrale, est commandé par le chapitre de la cathédrale à Jehan de Beauce pour abriter le mécanisme d'horlogerie qui actionne le timbre à marteau sonnant les heures, placé dans la lanterne du clocher nord, et l'horloge de la façade du pavillon. Sa construction est achevée vers 1520. Il est consolidé en 1862 puis restauré en 1864. En 1991, la pierre est nettoyée et les chiffres du cadran sont redorés à la feuille d'or. En 1887, le mécanisme qui a cessé d'être utilisé vingt ans plus tôt, est remplacé par une horloge comtoise installée par l'horloger chartrain Albert Renouf (1848-1895). En 1990, le mécanisme d'origine est restauré, et bien que vraisemblablement incomplet, est toujours en état de marche.