Quinze ans après l’inauguration de la nouvelle église, à la fin de 1869, le conseil de fabrique de la paroisse décide de remplacer le petit orgue par un instrument plus important. La fabrique prend alors contact avec la très célèbre maison Cavaillé-Coll.
Après deux premières propositions, Aristide Cavaillé-Coll adresse, le 14 février 1870, un troisième projet qui puisse satisfaire le conseil. Comme il a dans ses ateliers un instrument de 30 jeux à trois claviers et pédalier déjà monté dans un buffet ancien de style Louis XIV, Cavaillé-Coll le propose à la paroisse de Luchon pour le prix de 35.000 francs. C’est donc ce très beau buffet en chêne, que nous pouvons toujours admirer aujourd’hui. À l’occasion des travaux de restauration dans les années 1990, l’organiste et musicologue Norbert Dufourcq datera précisément ce buffet de 1780.
L’inauguration a lieu le samedi 30 juillet par Ignace Leybach, organiste titulaire de la cathédrale Saint-Etienne de Toulouse. À cette occasion, Leybach déclare : « Les instruments de Monsieur Cavaillé-Coll sont de véritables chefs-d’œuvre qui ne laissent rien à désirer ». Il parle en connaisseur : son orgue avait été totalement refait par Cavaillé-Coll vingt ans plus tôt.

Après quelques modifications de la Maison Puget et une restauration partielle par Georges Danion en 1961, Robert Chauvin réalisa en 1990 une restauration complète dans le but de revenir à l’orgue Cavaillé-Coll d’origine.

L’association «  »Les Amis de l’Orgue de Bagnères-de-Luchon » » a été créée en juillet 2010 pour faire connaitre et rayonner ce magnifique instrument.

L’orgue a été classé Monument Historique en Décembre 2012.