La collégiale, édifiée aux 11e et 12e siècle, abritait au Moyen Age plusieurs dalles funéraires, connues par les dessins de la collection Gaignières : celles d'Alix de Corbeil (13e siècle) et d'Etienne Chevalier (15e siècle) ont disparu, mais l'église conserve encore la dalle funéraire de Denis de Chailly (15e siècle). En revanche, elle a perdu un autre témoignage de l'attachement d'Etienne Chevalier à sa ville natale : le célèbre diptyque de Fouquet, actuellement dispersé entre Anvers et Berlin. La majeure partie des oeuvres anciennement installées à Notre-Dame a disparu pendant la Révolution, mais la collégiale s'est en contrepartie enrichie de plusieurs éléments soustraits aux établissements conventuels et aux églises désaffectées de Melun : la clôture de choeur de l'église Saint-Etienne, le maître-autel en marbre du couvent des Carmes, un grand calvaire provenant de la maison des frères des Ecoles chrétiennes, les 52 stalles et des retables de l'hôtel-Dieu Saint-Nicolas, etc. Tout ce mobilier, à son tour, disparut à l'occasion des renouvellements du décor et du mobilier menés durant tout le 19e siècle. Le serrurier Keramingant fournit plusieurs grilles pour le choeur (1824, sur dessin de l'architecte Solente), l'abside (1819) et la chapelle de la Vierge (1825). Du mobilier de la première moitié du 19e siècle subsistent peu d'éléments (la chaire, 1827, étudiée). Après la grande campagne de restauration de Millet, la décoration de l'église est en effet reprise. Des stalles sont commandées au fabricant rémois Durrieux, un devis est proposé pour le maître-autel par le statuaire Clovis Monceau et le marbrier Bion. Les fonts baptismaux sont exécutés par Bion fils et Lequeux, le banc d'oeuvre par David, les grilles du choeur par Grenier. La décoration de la chapelle de la Vierge est remaniée sous la direction de l'architecte Buval, à partir de 1866. En 1877, on refait à son tour le décor de la chapelle dédiée au Sacré-Coeur et à saint Joseph (bras nord du transept), sous la direction de l'architecte Dionis du Séjour : vitrail de Gsell-Laurent (Paris), dallage en carreaux de Beauvais par Andoque (Melun), autel, lambris et grille par Daniel (Paris), peinture murale par Séron (Melun). Les vitraux du choeur (1882) puis de la nef (1887, étudiés) sont fournis par l'atelier Gsell-Laurent. De ces nombreuses acquisitions de la seconde moitié du 19e siècle, restent quelques autels, un orgue de salon fait par Cavaillé-Col pour Pauline Viardot (étudié) et une partie des verrières, ainsi que des peintures murales décoratives récemment restaurées, dans les bras du transept. La majeure partie de la vitrerie du 19e siècle fut détruite par les bombardements de la seconde guerre mondiale. Dans la seconde moitié du 20e siècle, l'église reçut de nouvelles verrières, dues à Calixte Poupart et Sylvie Gaudin (étudiées), ainsi qu'à S. Miller (verrières de la chapelle d'hiver). En conclusion, l'édifice conserve actuellement un mobilier relativement peu abondant, dont certaines pièces sont de grande qualité, mais souvent mal documentées. Le reflet des cultes populaires est généralement perdu (par exemple, les maquettes de bateau de mariniers), sauf quelques rares témoignages (bannière de cheminots de l'entre-deux-guerres, étudiée).