Храмы романского стиля определили архитектурный облик Кёльна. Большая их часть была воссоздана во второй половине XIX в.; после Второй мировой войны возникла необходимость в новой реставрации. Часть церквей в Кёльне была возведена на месте римских, гораздо более древних строений; ни один памятник дороманской эпохи не сохранился в первоначальном виде. Церкви великомученика Пантелеимона и святых Космы и Дамиана находятся на месте римской виллы. Церковь Пресвятой Девы Марии на Капитолии на месте языческого храма I в. была заложена в 690 г. Плектрудой, женой франкского майордома Пипина Геристальского (в южном нефе церкви находится её саркофаг романской эпохи 1060 г.). Некоторые храмы, например, церкви святой Урсулы и святого Гереона, по преданию, построены на местах мученичества этих святых, где позже были обретены их останки. В основании церкви святого Гереона – купольное центрическое здание второй половины IV в., близкое по типу к так называемому храму Минервы Медики в Риме. Считалось, что это сооружение на могиле святого Гереона было возведено равноапостольной императрицей Еленой (от здания раннехристианского времени сохранилась нижняя часть стен южной апсиды и напольные мозаики; исследователи полагают, что из-за наличия мозаичной декорации оно имело название «Ad sanctos aureos» («У золотых святых»)). Это был один из важнейших паломнических объектов на территории франкской Галлии; здесь был похоронен Кёльнский архиепископ Хильдебольд (ум. в 818 г.). Церковь святой Урсулы находится на месте римской базилики IV в. Церковь святого Северина построена на месте часовни (оратория)-мартирия IV в. на старой римской дороге; церковь святой Цецилии – на месте римских терм. В правление Карла Великого кафедра Кёльна получила статус архиепископской. Типология церквей, сооружённых или перестроенных в то время – великомученика Пантелеимона, святых Апостолов, святой Цецилии, была характерной для каролингской эпохи: это – однонефные базилики с плоским стропильным перекрытием, с трансептом или без него, с вестверком. Западную часть и крипту церкви святого Северина начали строить около 900 г., в 1043 г. туда перенесли мощи святого Северина, епископа Кёльнского (восточная часть закончена в первой трети XIII в., южная – к 1300 г.). Церковь святых Апостолов возведена на месте храма, известного исследователям с IX в. Строительство базилик продолжилось и в X в., когда Кёльн стал важным религиозным и политическим центром Священной Римской империи, а кафедру занял брат императора Оттона I архиепископ Бруно. При нём были перестроены старые церкви, основаны новые, в том числе монастырские, например, церковь великомученика Пантелеимона, женский монастырь при церкви Пресвятой Девы Марии на Капитолии, аббатство святого Андрея, церковь святого Мартина. В 971 г. Кёльнский архиепископ Геро, бывший капеллан императора Оттона I, сопровождал из Константинополя невесту императора Оттона II, будущую императрицу Феофано. При ней в Кёльне усилилось воздействие византийского искусства, например, в стилистике и иконографии рукописей, вышедших из скрипториев Кёльна, – «Сакраментария» из монастыря святого Гереона (996–1002 гг.) и Кодекса (Евангелия) аббатиссы Хитды (Хильды) из Мешеде (1000–1020 гг.).