Pour compléter le grand orgue, Mgr Trouillet commanda un orgue de chœur à la même manufacture parisienne. Il était en place en 1872, date à partir de laquelle il fut assuré pour une valeur de 10 000 francs.
Le meuble est entièrement confectionné en chêne verni. Les tuyaux de façade, en étain, avec écussons rapportés et relevés en ogive, sont répartis sur trois côtés de l'orgue, le dernier côté coïncidant avec la face arrière du maître-autel.
L'orgue de chœur n'a subi qu'une seule transformation vers 1911 par Kühn. Bien plus tard, dans les années 90 alors qu'il venait d'être classé monument historique, la tuyauterie fut très endommagée par un clochard réfugié dans l'instrument. L'instrument sera restauré en 2009, retrouvant son fonctionnement d'origine.
| Clavier | Jeux |
| Grand-Orgue (56 notes) | Bourdon 16', Montre 8', Bourdon 8', Salicional 8', Prestant 4', Trompette 8' |
| Récit expressif (44 notes) | Bourdon harmonique 8', Flûte harmonique 4', Basson-Hautbois 8' |
| Pédale (27 notes) | Soubasse 16' |