Comme toutes les cathédrales, celle de Dijon a toujours été dotée d'une maîtrise. L'histoire locale, à cause des pillages révolutionnaires, ne devient précise sur cette question qu'à partir du retour à la liberté de culte en 1795. Mais l'Art musical est à l'état de ruine... En 1854 l'organiste de la cathédrale se plaint que les exécutions sont d'une "abominable fausseté" tandis que l'accompagnement est fait "de musique militaire". Il ajoute "Voilà trois ans que la cathédrale subit cet outrage"... Il faut attendre 1895 pour que l'évêque de Dijon crée une nouvelle maîtrise digne de ce nom, confiant son lancement aux frères René et Joseph Moissenet, tous deux prêtres. La Maîtrise devient rapidement un groupe important, et les plus grands compositeurs y sont chantés. En 1899 le nouvel évêque veut interdire le chant grégorien et le courant polyphonique de Palestrina. Malgré le Motu Proprio promulgué par le pape Pie X, il maintient sa position, et ne cède que face à la pression unanime du monde musical. A la même époque on connaissait déjà, à la cathédrale St-Bénigne, le nom de Samson : le père y jouait du serpent et de l'ophycléide tandis que le fils faisait ses débuts en tant qu'organiste. Un troisième Samson naît en 1888 et prend le prénom de Joseph. Formé au conservatoire de Paris, il devient Maître de Chapelle à Versailles à l'âge de 23 ans. Puis la guerre de 1914 l'empêche de prendre ses nouvelles fonctions de Maître de Chapelle de St-Eustache à Paris. A la fin des hostilités Joseph Samson devient Maître de Chapelle à Avranches, mais il n'y sera guère apprécié. En 1926 Joseph Samson est invité à Dijon ; il prend ses habitudes à la maîtrise. En 1930 l'entente est cordiale entre Joseph Samson, qui a pris la direction, et Monseigneur Moissenet. Mais ce dernier se met à douter, et meurt en 1939 en craignant pour la maîtrise qu'il avait fondée. Pourtant son successeur est digne de son poste. Pour preuve, Pie XII l'élève en 1949 au grade de Chevalier de l'ordre de Saint-Grégoire-le-Grand. Son talent de compositeur permet à la Maîtrise de cultiver le trésor des siècles passés, mais aussi d'exécuter des pièces nouvelles et parfois audacieuses. Joseph Samson laisse son empreinte de directeur, mais aussi de compositeur. La Maîtrise en est marquée à jamais. Fatigué, il se fait aider en 1952 par Philippe Chabro, auquel s'ajoute Jean-François Samson en 1954. Ainsi le fils, déjà en charge du Choeur de la Collégiale de Beaune depuis dix ans, succède au père. Joseph Samson prononce en 1957 à Versailles une conférence qui sera son testament spirituel [disponible sur le site] ; son propos est d'une tonicité qui surprend l'auditoire... Pourtant, à cet instant, il est à bout de force. Il s'endort définitivement la semaine suivante. Lui succède alors l'abbé Jean Le Capon, par ailleurs organiste, qui vient de la paroisse St-Lambert de Vaugirard, à Paris, où il avait fondé une maîtrise. Perfectioniste, il eut, comme d'autres, à souffrir de la réforme liturgique dont on profitait pour introduire ces cantiques faciles que Joseph Samson dénonçait déjà. Il tint bon malgré l'isolement et les pressions, et sans doute la Maîtrise de Dijon lui doit d'être toujours une oeuvre prestigieuse. En 1971 sa compétence le fait remarquer par l'Evêché de Monaco qui lui offre le poste de Maître de Chapelle de la Cathédrale. Une fois à la retraite, il revient à Dijon et y meurt en 1990. L'abbé Le Capon parti, c'est Jean-François Samson, fils de Joseph Samson, qui prend en main la maîtrise une nouvelle fois. L'héritage semble en sécurité pour de longues années, mais un an plus tard la maladie emporte soudainement le nouveau directeur. La Maîtrise est alors confiée à l'abbé Jean-Marie Rolland, qui saura conserver à celle-ci sa réputation et l'amènera jusqu'à chanter en 1986 à Rome la messe de Minuit célébrée par le pape Jean-Paul II. En 1992 l'abbé Rolland cède la place à Alain Chobert, agréé comme Chef de Choeur par le Ministère de la Culture et de la Francophonie. Sous sa direction la Maîtrise a entrepris des tournées musicales en Hongrie (1993), dans le Périgord (1994) et a enregistré un disque de Noëls (1994).

Les Ambrosiniens, ensemble grégorien de Bourgogne fondé en 1982, s'est lancé comme défi d'enregistrer des œuvres rares du répertoire grégorien : certaines des plus anciennes pièces spécifiques à la réforme cistercienne, due à saint Bernard de Clairvaux, au 12° siècle.