Le 20 brumaire an II, dans Notre-Dame, une chanteuse de l’Opéra en robe blanche et bonnet rouge sort d’un petit temple « À la philosophie » bâti en trois jours. La postérité l’appellera la déesse Raison : elle figurait la Liberté.
Trois jours plus tôt, le 7 novembre 1793, l’évêque de Paris, Gobel, est venu déposer sa croix et son anneau à la Convention. Le soir même, la Commune et le Département décident que la fête du décadi suivant aura lieu dans la cathédrale. Le procureur de la Commune, Chaumette, a obtenu qu’on la célèbre là plutôt qu’au cirque du Palais-Royal, « au lieu et place du culte supprimé », écrit Michelet. Le maire, Pache, la baptise fête de la Liberté et de la Raison. Dans les sections, Cloots, Momoro, Hébert et Chaumette mènent une propagande sans relâche ; à l’Hôtel de Ville, un registre reçoit les abdications des prêtres, et l’on décide, par plaisanterie, d’envoyer au pape les arrêtés de la Commune traduits en italien, « pour le guérir de ses erreurs ».

Le dimanche 10 novembre, il pleut. Vers dix heures, les autorités de la Commune et du Département entrent dans Notre-Dame, suivies d’une foule nombreuse. Pas de soldats : le commandant de la garde nationale, Hanriot, a fait savoir que les armes « ne conviennent que dans les combats et non là où des frères se rassemblent pour se laver enfin de tous les gothiques préjugés ». On a caché presque tout ce qui rappelait le culte catholique. Dans le chœur s’élève une montagne de bois ; à son sommet, un temple rond, à la grecque, porte en lettres énormes « À la philosophie », entre les bustes de quelques philosophes, sans doute Voltaire, Rousseau et Franklin. Plus bas, sur un autel, brûle le flambeau de la Vérité.
La musique de la garde nationale ouvre la cérémonie. Deux files de jeunes filles en blanc, ceintures tricolores et couronnes de chêne, descendent la montagne, s’inclinent devant le flambeau et remontent. Puis une femme sort du temple : robe blanche, manteau bleu, bonnet rouge, une longue pique à la main. Elle s’assied sur un siège de verdure, et l’assistance lui chante l’hymne que Marie-Joseph Chénier et Gossec ont composé pour l’occasion : « Descends, ô Liberté, fille de la Nature ». Qui était-elle ? Mlle Aubry, de l’Opéra, selon le témoin le plus sûr, d’après l’historien Alphonse Aulard ; Mlle Maillard, du même théâtre, selon Michelet. Les chanteuses de l’Opéra, écrit Hébert dans son Père Duchesne, ont chanté « mieux que des anges ».
La Convention n’y était pas. Les organisateurs l’ont invitée trop tard, devant le fait accompli. Le cortège se rend donc aux Tuileries, la Liberté portée sur un siège par quatre citoyens. À la barre, Chaumette annonce : « Le peuple a dit : Plus de prêtres, plus d’autres dieux que ceux que la nature nous offre. » Sur la motion de Chabot, l’Assemblée décrète que Notre-Dame sera désormais le temple de la Raison ; le président, Laloy, donne à l’actrice le baiser fraternel. Puis, sur la motion de Thuriot, les députés se rendent à leur tour à Notre-Dame, où l’on recommence la fête pour eux. La moitié d’entre eux seulement, selon deux témoins, Grégoire et Durand-Maillane.

Michelet a trouvé la cérémonie « chaste », mais « triste, sèche, ennuyeuse ». Le mouvement, lui, ne l’était pas. C’était la poussée de la Commune et des sans-culottes, contre la prudence du Comité de salut public, et Robespierre ne l’a pas caché à Cloots : « Vous vouliez nous gagner la Belgique catholique, et vous la mettez contre nous ! » Le 1er frimaire (21 novembre), il lance aux Jacobins : « L’athéisme est aristocratique. » Deux jours plus tard, la Commune passe outre : elle arrête que toutes les églises et tous les temples de Paris, de toutes religions, seront fermés sur-le-champ. Le 6 décembre, Robespierre fait voter par la Convention la liberté des cultes. Au printemps de 1794, les chefs du mouvement, Hébert, Momoro, Cloots, puis Chaumette, montent à l’échafaud : la Terreur s’est retournée contre ceux qui la réclamaient dans les sections.
La cathédrale, désaffectée, devient un entrepôt de vin de la République ; les statues de la galerie des Rois ont été abattues et décapitées ; une partie des têtes, retrouvées lors de travaux, est aujourd’hui au musée de Cluny. En 1795, l’abbé Grégoire en obtient les clefs et la rend en partie au culte ; les théophilanthropes y tiennent leurs cérémonies à partir de 1798. Le Concordat de 1801, signé par Bonaparte, rend la cathédrale à l’Église.