L’ ensemble original de compositions de la fin du VIIe siècle (selon la datation de McKinnon), peut être identifié grâce à la comparaison de deux sources différentes. Les chants furent enseignés aux chanteurs francs au cours de la deuxième moitié du VIIIe siècle, suivant les ordres du roi Pépin le Bref, puis de Charlemagne. Six graduels francs, manuscrits contenant les textes des chants de la messe sans notation, nous sont parvenus, dont le plus ancien est légèrement antérieur à 800, et dont le dernier date d’un siècle plus tard. Ces six graduels ont été édités par Dom René Hesbert en six colonnes parallèles dans l’ Antiphonale Missarum Sextuplex, publié en 1935. Les plus anciens graduels francs contenant des neumes, ou notation rudimentaire au-dessus des mots, datent des environs de 900 à 930.

Dans ce même temps, le plain-chant continua à être interprété à Rome sans notation jusqu’en 1071, date à laquelle fut écrit le graduel de Sainte-Cécile du Trastevere, qui fut suivi de deux autres graduels similaires écrits aux XIIe et XIIIe siècles. Les mélodies de ces trois graduels romains anciens (nom sous lequel ils sont connus par les spécialistes) sont d’un style tout à fait différent des chants des graduels francs du Xe siècle, même si les textes et le calendrier liturgique sont fondamentalement les mêmes. Si nous comparons le graduel romain ancien du XIe siècle avec les graduels francs du Xe siècle, nous voyons clairement que les chants communs à ces deux répertoires étaient interprétés à Rome au VIIIe siècle. McKinnon en fait une comparaison très détaillée. Alors que les chants romains et francs ont les mêmes textes correspondant à un même calendrier de fêtes, les chants sont très différents du point de vue mélodique. Nous devons donc nous demander lequel de ces répertoires représente le mieux la pratique romaine du VIIIe siècle. La plupart des chercheurs pensent aujourd’hui que les mélodies connurent des changements dans les deux traditions. Certains pensent que les graduels romains anciens sont plus proches du plain-chant romain original, mais McKinnon pense, quant à lui, que ce sont les graduels francs qui en sont les plus proches, ce qui permettrait de penser que le plain-chant romain évolua considérablement durant les trois siècles de tradition orale. Dans le royaume des Francs, de nombreux changements se produisirent. Des chants complémentaires furent composés pour certains jours de fête qui manquaient. Plus important encore, les textes des chants s’accompagnèrent tout d’abord d’une notation en neumes, qui indiquait des nuances de rythme, puis plus tard d’une notation en portées qui indiquait clairement les mélodies. Sous l’influence du système grec de huit modes, chaque chant était identifié par son mode. Dans le cas des antiennes, il indiquait le ton à utiliser pour le psaume suivant. Des tropes étaient insérés dans les chants de l’ordinaire et du propre de la messe pour expliquer le sens de chaque jour de fête. De nombreuses mises en musique nouvelles furent composées pour les textes fixes, l’ordinaire de la messe. Le changement le plus important consistait à ajouter une deuxième mélodie aux versets chantés par les solistes, tout d’abord à ceux du graduel et de l’alléluia. Ce fut le début de la polyphonie, un type de musique essentiellement différente du plain-chant monophonique. Mais étant donné que la polyphonie était chantée en suivant un rythme strict, les nuances du rythme du plain-chant original se perdirent dans une structure de valeurs de notes égales. Plus tard, lorsque des tempos plus lents furent adoptés pour le plain-chant, afin d’apporter plus de solennité au service, les mélodies prolongées sur une seule syllabe, connues sous le nom de mélismes, furent supprimées du plain-chant. Les accents des mots furent déplacés, afin de les faire coïncider avec les accents mélodiques, ce qui détruisit la légèreté du rythme du plain-chant. En raison de ces transformations, le plain-chant du XIVe au XIXe siècle est considéré comme dégradé.