En 1228, alors que le choeur de la collégiale est en cours de construction, le corps de saint Quentin est retiré de la crypte et placé dans une châsse qui est temporairement installée dans la partie ancienne de l'église. C'est en cette occasion que la main et le chef du martyr reçoivent des reliquaires particuliers. Le reliquaire du chef de saint Quentin figure parmi le trésor de la collégiale en 1300, mais Claude Hémeré qui le mentionne n'en livre aucune description. Peu d'éléments sont connus sur cette châsse, ou sur les châsses successives qui ont abrité le chef de saint Quentin sous l'Ancien Régime. Lors de la prise de Saint-Quentin en 1557, le reliquaire "extrêmement riche" est distrait de l'église par les Espagnols et conduit à la citadelle de Cambrai. Il faut une intervention de Charles IX et de Catherine de Médicis pour que l'objet soit rendu en 1569. Les documents d'archives mentionnent à l'occasion des embellissements du reliquaire. Ainsi, en 1690, le chanoine Antoine Baillon lègue la somme nécessaire pour qu'une couronne d'argent doré soit réalisée et posée sur le chef de saint Quentin. Peut-être s'agit-il d'un chef-reliquaire ? Quoi qu'il en soit, ce reliquaire est exposé régulièrement à la vénération des fidèles, dans une des fenêtres grillagées qui sont ménagées à côté des portes latérales du choeur. Le 6 novembre 1790, Jean Baptiste Joseph Leroy et Charles Jean François Le Caisne (le jeune), administrateurs du district de Saint-Quentin, dressent l'inventaire des objets mobiliers de la collégiale. L'armoire à reliquaires ou "Trésor", encore présente aujourd'hui dans le choeur de l'église, contient alors, entre autres reliquaires, celui du chef de saint Quentin, orné de pierreries et de croix en métaux précieux (ex-voto) et surmonté d'une couronne. La menace pesant sur ces objets s'accroît au fil des mois. Le 18 novembre 1793 (28 brumaire an 2), des commissaires accompagnés d'un orfèvre saint-quentinois procèdent à la pesée et à la mise en caisse des pièces d'orfèvrerie, bientôt portées à la Convention nationale. Vers la même époque, les reliques sont mises à l'abri dans le caveau qui servait de sépulture aux chanoines. Si le reliquaire du chef de saint Quentin est à jamais perdu, la relique franchit les heures les plus sombres de la Révolution, ainsi dissimulée jusqu'à son exhumation le 29 juillet 1795. Il faut attendre le début du 19e siècle et la reprise du culte catholique pour que la relique soit à nouveau enchâssée. En 1805, elle est présentée dans une châsse de bois doré, de plan hexagonal, ayant six panneaux en verre. Mais peu à peu, les fidèles sont frappés et indignés par la mesquinerie et l'indigence de la châsse de l'apôtre du Vermandois. Un legs de Michel Charles Comyn, décédé en 1826, et les dons de fidèles, complétés par le Conseil de fabrique, permettent la réalisation, par l'artiste parisien Louis Stanislas Lenoir-Ravrio (1784-1846), d'une châsse en bronze doré de style néogothique, livrée et bénie en octobre 1828. Le procès-verbal de translation décrit un reliquaire en forme de temple gothique, de plan rectangulaire (21 cm x 41 cm), en cuivre doré à l'or moulu, mat et bruni, dont les deux longs côtés sont séparés au centre par un pilastre qui forme deux arcades en ogive et dont les petits côtés n'ont qu'une seule arcade. Les six ogives sont terminées chacune par une rosace qui contient les chiffres de la Vierge, de saint Quentin, du roi régnant Charles X, de Marie-Thérèse fille de Louis XVI, le chiffre de Saint Louis et le millésime 1828. La relique en est retirée pendant la guerre de 1870-1871 et ne regagne sa châsse que le 21 septembre 1875, étant alors replacée sur une calotte en argent doré. A cette époque, l'intérieur de l'ancienne collégiale est en complet réaménagement, sous la direction de l'architecte Pierre Bénard. Il est alors prévu d'édifier un maître-autel monumental, doublé à l'arrière d'un édicule permettant d'exposer des reliquaires, évocation de l'organisation du sanctuaire sous l'Ancien Régime. La maison parisienne Trioullier livre ce mobilier en 1877, et, le 25 octobre 1877, est effectuée la translation solennelle des chefs de saint Quentin, saint Cassien et saint Victorice, dans des châsses neuves, réalisées probablement aussi par les Trioullier. Ces châsses sont placées dans l'édicule le 28 octobre 1877. La relique est à nouveau retirée de sa châsse (de décembre 1906 à octobre 1907), au moment de la séparation des Eglises et de l'Etat, puis en mars 1917, lors de l'évacuation de la ville. Confiée aux religieuses de La Croix, la relique passe la fin de la guerre à La Louvière en Belgique, puis revient à Saint-Quentin, peu après l'Armistice. Le 25 octobre 1922, la relique est placée dans son actuel reliquaire, objet offert par un fidèle anonyme de la paroisse, en reconnaissance d'une grâce obtenue pendant la guerre. Actuellement ce reliquaire est présenté dans la chapelle nord du choeur, consacrée à saint Quentin.