Il ne reste aucune trace de la vitrerie d'origine de la collégiale Saint-Anatoile, commencée avant 1230 et terminée vers 1280 ; les chapelles latérales, ajoutées au cours des 14e, 15e et 16e siècles n'ont pas non plus gardé leurs verrières. Il subsiste, cependant, trois fragments d'un Calvaire, de la seconde moitié du 15e siècle, remployés actuellement dans le croisillon nord du transept ; leur emplacement d'origine nous est inconnu. L'église ayant été rénovée au cours du 15e siècle, à la suite d'incendies successifs et d'un éboulement de la colline adjacente, ces vitraux étaient probablement en place, en 1472, lors de la nouvelle bénédiction. D'autre part, les réserves du musée des beaux-arts et d'archéologie de Besançon conservent, parmi d'autres panneaux, cinq médaillons de la fin du 15e-début du 16e siècle qui pourraient provenir de la fenêtre de la chapelle des Merceret ; ce sont saint Anatoile, saint Pierre, saint Sébastien, saint Roch et saint Julien (très endommagé). Nous savons en outre que le peintre-verrier Philibert Bernardet fut chargé de la restauration, en 1576, de la verrière portant les armoiries du seigneur de la Chaux. En 1737, les vitraux furent détruits volontairement pour faire place à des vitreries incolores. Ce n'est qu'en 1867, que le peintre-verrier Steinheil fut commandité pour atténuer la trop grande luminosité de l'ensemble. La verrière qu'il composa pour le chevet s'inspire des quatorze tapisseries tissées à Bruges, vers 1502, relatant la vie et les miracles de saint Anatoile.