Die Grundmaße St. Severins sind in Position und Proportion an dem von Fritz Fremersdorf ergrabenen ursprünglichen Saalbau der Zeit um 400 ausgerichtet. Nach diversen frühmittelalterlichen Erweiterungen des kleinen, mit westlicher Chorapsis versehenen Saals wurde im 8. Jh. ein erster eigenständiger Neubau errichtet: eine repräsentative dreischiffige, wieder mit westlichem, aber jetzt rechteckigem Chor versehene Kirche, die der mittlerweile bestehenden Stiftsgemeinschaft zum Gottesdienst sowie zur Pflege des Severinusgrabs und dessen Angedenkens diente.
Der heutige Kirchenbau wurde mit der unter Erzbischof Wichfrid im Jahr 948 eingerichteten Confessio (die kleine tonnengewölbte Grabkammer unter dem Zelebrationsaltar) initiiert. Erzbischof Bruno I. komplettierte diesen Bau, indem er ihm im Jahr 965 testamentarisch vier Pfund Gold zur Vollendung des Altars vermachte. Diese, nun mit östlichem Rechteckchor versehene, kreuzförmige Basilika steckt noch im Kern der Pfeiler und Außenwände von Lang- und Querhaus der heutigen Kirche. Nach Anbau eines Langchors im 11. Jh. und nochmals erweiterndem Choranbau bis 1237 wurde diese Severinkirche nämlich vom 13. bis zum 16. Jh. peu à peu mittels gotischer Pfeilerummantelungen, Einwölbungen von Langhaus und Vierung sowie mit dem Bau des großen Westturms immer weiter ausgebaut.
Als der große Turmhelm im Jahre 1548 endlich vollendet worden war, hatte St. Severin mit exakt 600 Jahren Gesamtbauzeit eine fast so lange Bauzeit hinter sich wie der Kölner Dom. Wird der im Wortsinn maßgebliche spätantike Saalbau hier mitangesetzt, so kann von St. Severin als von einer 1.600 Jahre alten Kirche gesprochen werden.
