A Cambrai, comme à Liège et à Utrecht, au lieu de la lente ascension d'une famille princière, on assista à la montée du pouvoir épiscopal qui, par la volonté de l'empereur, absorba la fonction comtale, et fit des évêques les cadres de l'administration publique. Ainsi, dans un premier temps du moins, l'ascension des Comtes de Hainaut (maison des « Regnier ») fut-elle moins linéaire que celle de leurs voisins d'outre-frontière, les puissants Comtes de Flandre, en raison notamment des disgrâces.
C'est en 948, qu'Otton le Grand accorda à l'évêque Fulbert (cinq ans avant que celui-ci ne soit confronté à l'invasion des Magyars, qui firent le siège de Cambrai, sans toutefois pouvoir y pénétrer) des droits comtaux sur la ville épiscopale, ainsi que sur la riche abbaye de St Géry, mais cette dernière attribution provoqua un long conflit avec le pouvoir temporel, jusqu'alors détenu par le comte, qui était toujours le représentant officiel de l'empereur, et auquel le bénéfice de cette abbaye avait été donné par le roi de France.
La situation de l'évêque était complexe :
- son immense diocèse était situé tout entier en Lotharingie, terre impériale
- il était le suffragant de l'archevêque de Reims
- il gouvernait le diocèse d'Arras, qui relevait de la France occidentale
De très forts liens l'attachaient donc simultanément aux deux moitiés de l'ancien monde carolingien. Dès lors, on comprend que le souci de l'empereur ait été de nommer à ce poste des hommes sûrs et fidèles. Au Xème siècle par exemple, deux évêques (Bérenger 956-958 et Tetdon 972-976), originaires de Germanie, ne savaient même pas la langue du pays, et leur nomination est significative de cette prise en mains de l'église lotharingienne. Il faudra attendre l'an 1007, soit un demi siècle, pour que les droits comtaux soient enfin confirmés à l'évêque Erluin par l'empereur Henri III.
La principauté épiscopale de Cambrai était née, mais elle se trouvait enserrée entre de puissants voisins (Comte de Flandre, Comte de Hainaut notamment), et, loin de s'entendre avec eux, elle dut perpétuellement se défendre pour contrer leurs appétits expansionnistes. S'agissant du territoire diocésain, on a vu plus haut quelles étaient ses limites au VIème siècle, qui ne changèrent plus avant 1559, sous le règne de Philippe lI d'Espagne.
Cependant l'évêque Erluin et ses successeurs se trouvèrent aussitôt confrontés à plusieurs dangers: en effet, les châtelains qui, on l'a vu, n'étaient à l'origine que des avoués de l'Eglise, cherchèrent très vite à se constituer une seigneurie personnelle, bien entendu au détriment de leur maître, et cette situation provoqua de nombreux conflits, souvent encouragés par les ambitieux et puissants Comtes de Flandre, dont le but était d'affaiblir le Comte-évêque, représentant du pouvoir impérial. Au début du XlIème siècle d'autre part, le prélat dut également tenir compte du pouvoir de la bourgeoisie locale, qui s'érigea en commune en 1102. Mais fort heureusement, à ce double poste d'évêque et de comte se succédèrent de grands prélats :
- Gérard 1er (1012-1051), ancien chapelain de l'empereur, qui fut nommé certes par le vote du clergé et du peuple, mais d'après l'avis des officiers, eut un long et fructueux épiscopat et fonda notamment l'abbaye bénédictine de St André, au Cateau. Son attitude, lorsque le mouvement de « la paix de Dieu » s'introduisit en 1024 dans la province de Reims, est significative de son attachement au pouvoir impérial. En effet l'objet de ce mouvement était de combattre les excès des guerres privées, on le sait, fort fréquentes à cette époque, en mettant certaines catégories de personnes et de biens à l'abri des violences. Gérard 1er s'y refusa énergiquement car il y voyait un empiètement sur la puissance du souverain. C'était, selon lui bouleverser l'ordre de l'Eglise, soumise à deux autorités, l'une sacerdotale, à qui il revenait de prier, l'autre royale, à qui il revenait de combattre. Il dut en définitive céder à ses confrères et se rallier.
Liébert (1051-1076)Liébert (1051-1076), entreprit un pèlerinage aux lieux saints, et à son retour voulut aussi fidèlement que possible reconstituer à Cambrai le cadre de Jérusalem. Il fit bâtir une abbaye avec une église semblable à celle du Saint Sépulcre, dans laquelle il fut inhumé en 1076. Ses successeurs continuèrent de doter l'abbaye, dont la transformation radicale eut lieu en 1697 sous Fénelon. Il s'agissait de la structure de la cathédrale actuelle. Mgr Belmas, évêque constitutionnel, transféra le siège épiscopal, ainsi que l'icône Notre Dame de Grâce dans cette ancienne abbatiale du St Sépulcre. L'évêque Liébert fut canonisé.
- Gérard II enfin (1076-1092), qui fonda l'abbaye d'Anchin vers 1079, mais fut malheureusement aux prises avec le puissant Comte de Flandre Robert le Frison, qui parvint peu à peu à exercer une sorte de protectorat sur le Cambrésis. De fait donc, pendant près d'un siècle et demi, l'évêque fut en cette région frontière qu'était le diocèse de Cambrai, un soutien fidèle de l'empereur, mais la rupture provoquée dans la seconde moitié du XIème siècle par la « querelle des investitures », allait apporter d'importants changements dans cette situation. De quoi s'agissait-il ? . .Il démolit l’ancienne église Notre Dame et entreprit la construction de la cathédrale romane