Bernard Aton IV Trencavel, vicomte d'Albi, de Nîmes et de Béziers, fait prospérer la ville et lance de nombreuses constructions. C'est également durant cette période qu'une nouvelle religion, le catharisme, s'implante avec succès dans le Languedoc. Le vicomte de Trencavel autorise en1096 la construction de la basilique Saint-Nazaire dont les matériaux sont bénis par le papeUrbain II. En1107, les Carcassonnais rejettent la suzeraineté de Bernard Aton, qui avait promis de rendre la Cité à son possesseur d'origine Raimond-Bérenger III de Barcelone  et font appel au comte de Barcelone pour le chasser. Mais, avec l'aide deBertrand de Tripoli,comte de Toulouse, Bernard Aton reprend le contrôle de la Cité. En1120, les Carcassonnais se révoltent de nouveau, mais Bernard Aton rétablit l'ordre quelques années plus tard. En1130, il ordonne le début de la construction du château comtal désigné sous le terme de palatium et la réparation des remparts gallo-romains. Dès lors, la Cité de Carcassonne est entourée de sa première fortification complète.

À cette époque la Cité est riche et sa population est comprise entre 3 000 à 4 000 personnes en incluant les habitants des deux bourgs qui se sont édifiés sous ses murailles : le bourg Saint-Vincent situé au Nord et le bourg Saint-Michel situé au sud de la porte Narbonnaise. La ville se dote en 1192 d'unconsulat, composé de notables et de bourgeois, chargés d'administrer la ville, puis en 1229 d'unecharte coutumière.