De Kathedrale basiliek van Sint-Denis (Frans: Basilique-cathédrale de Saint-Denis) is een kerk in de Parijse voorstad Saint-Denis en de begraafplaats van de Franse koningen.
De basiliek is gewijd aan Sint-Denis ofwel Sint-Dionysius van Parijs, tevens de patroonheilige van Frankrijk. Hij zou de eerste bisschop van Parijs zijn geweest. Een simpel schrijn werd opgericht op zijn graf. Dagobert I, koning der Franken, bouwde op deze plaats de Sint-Denisabdij.
De kerk is een architecturaal meesterwerk, en wordt gezien als het eerste grote gotische bouwwerk. De bouw van de huidige kerk werd begonnen in 1136, maar het gebouw kwam niet voor het einde van de 13e eeuw gereed.
Op zondag 11 juni 1144 werd de kooromgang van de basiliek plechtig ingewijd in het bijzijn van de Franse koning Lodewijk VII de Jongere. Deze basiliek werd verbouwd naar de ideeën van Abt Suger, in een nieuwe stijl met spitsbogen en glas-in-loodramen, waarbij de nadruk ligt op verticaliteit en een hemelse lichtinval. Ten grondslag daaraan lag een nieuwe theologie waarbij God met licht geïdentificeerd werd. In de westgevel zorgde het grote roosvenster voor binnenstralend licht. In het naar Jeruzalem gerichte oostelijke koor werden muren weggehaald en vervangen door pilaren. De kooromgang werd tussen 1140 en 1144 uitgebreid met een reeks straalkapellen "geplaatst in een halve cirkel, waardoor de kerk baadde in een ononderbroken schitterend licht dat binnenviel door de helderst denkbare ramen". Doordat de kapellen voorzien werden met een kruisribgewelf waardoor de muren geen dragende functie meer kregen was er plaats voor grote glaspartijen voorzien van schitterende glasramen. Saint-Denis is overduidelijk een directe vertaling van de ideeën die Suger koesterde over het universum. Abt Suger introduceerde het principe van de verticaliteit en de opwaarts gerichte spanning, eigen aan al de nieuwe bisschopskerken tot aan het einde van de middeleeuwen. Saint-Denis markeerde de geboorte van de Gotiek.
De nieuwe overdadige stijl van de St.-Denis stak schril af tegen de bouwwijze van de Cisterciënzerkloosters en aangrenzende kerk, die zich kenmerkte door een volstrekte soberheid volgens de regel van Bernard van Clairvaux.
In de kerk staat het eerste orgel van Aristide Cavaillé-Coll uit 1840, een van de belangrijkste orgels in Parijs. In 1987 werd Pierre Pincemaille benoemd tot organist-titularis van dit orgel.
De koningen van Frankrijk werden
eeuwenlang in deze abdij begraven en de kerk staat dan ook bekend
als het Frans koninklijk mausoleum. Sinds Dagobert hadden
alle opvolgers van Clovis dit heiligdom als hun begraafplaats
verkozen. De Kerk gaf de machtigste mannen van de tijd immers
toestemming hun graf binnen de heiligdommen te plaatsen en hun
tombe te voorzien van een beeld van hun persoon. Lodewijk de
Heilige maakte van de Saint-Denis een mausoleum en gaf opdracht aan
Petrus van Montreuil het gebouw daartoe aan te passen. Hij stelde
de graftombes op in de kruisbeuk als ceremoniële bedden.
Op drie koningen na liggen alle heersers van Frankrijk van de 10e
eeuw tot 1789 hier begraven. Tijdens de Franse Revolutie werden de
graven echter geopend en werden hun stoffelijke resten in een grote
put buiten de abdij gedumpt.
De basiliek werd zwaar beschadigd maar toen de Franse revolutie iets gematigder werd werd de kerk aangewezen als museum van de koninklijke grafmonumenten.
Napoleon Bonaparte heropende de kerk in 1806, maar de koninklijke resten werden in hun massagraven gelaten. Na Napoleons eerste verbanning naar Elba werden de resten van Marie-Antoinette en Lodewijk XVI van Frankrijk hier begraven. De rest van de koninklijke resten konden echter niet meer afzonderlijk begraven worden en de collectie beenderen werd in de crypte achter een grote marmeren plaat met de namen van alle koningen erop begraven.
Lodewijk XVIII van Frankrijk werd na zijn dood in 1824 begraven in het centrum van de crypte. Ook andere Bourbons werden in de jaren 1815-1830 in Saint-Denis bijgezet. In 2004 werd ook het bewaard gebleven gemumificeerde hart van de dauphin, Lodewijk XVII van Frankrijk, in Saint-Denis bijgezet.
In 1966 werd de basiliek tot kathedrale kerk van het bisdom Saint-Denis benoemd.