L'abbé Robert de Jumièges dit « Champart » fait reconstruire le monastère (1040–1052). Le 1er juillet 1067, l'archevêque de Rouen, le bienheureux Maurille, consacre solennellement la grande église abbatiale de Notre-Dame de Jumièges, en présence du duc de Normandie Guillaume le Conquérant qui donne des biens anglais à l'abbaye dont les moines participeront activement à la mainmise des Normands sur l'Église d'Angleterre.
Il s'agit d'un édifice mixte de style roman et de style gothique. Il ne subsiste quasiment rien de l'abside et du chœur gothique, à part une chapelle rayonnante, quelques pans de murs et substructions. Les parties romanes, à savoir la façade, la nef et le mur ouest de la tour-lanterne sont les mieux conservées.
L'abbatiale mesurait 88 mètres de longueur et les murs de la nef atteignent encore 25 mètres sur trois niveaux d'élévation. Une tour-lanterne à deux étages illuminait la croisée du transept, mais il ne subsiste que le mur ouest. La façade occidentale présente un Westwerk (massif occidental), réminiscence dans l'art roman d'une disposition carolingienne, rarissime en France mais commune en Allemagne, d'où son terme technique allemand. Il est encadré de deux tours à peu près symétriques de 46 mètres de hauteur, polygonales dans leur partie supérieure, en retrait. La très spacieuse tribune occidentale se situe dans le prolongement des églises-porches vouées au Sauveur.
Le massif occidental et la nef seraient de 1014-1028. L'abbatiale a été consacrée en 1067 et le chœur gothique construit vers 1275 pour créer des chapelles aux nombreux moines prêtres et respecter l'évolution de la liturgie. Les chapiteaux sont essentiels pour l'histoire de la sculpture normande du xie siècle et prolongent avec quelques transformations ceux du chœur de l'abbaye Notre-Dame de Bernay. Ils sont composés de thèmes végétaux et de personnages en buste avec parfois la transposition dans la pierre de motifs d'enluminures.