Arcydzieło europejskiej secesji i jeden z największych zespołów witraży w nowoczesnej sztuce światowej. W 1895 r. projekt młodego i nieznanego poza Krakowem Mehoffera (karton witraża Apostołowie) zwyciężył w międzynarodowym konkursie, na który wpłynęło 47 projektów. Do 1934 r. witraże Mehoffera wypełniły pozostałe wielkie okna naw bocznych oraz prezbiterium (łącznie 13 okien), tworząc unikatowy w sztuce nowoczesnej zespół dekoracji katedry gotyckiej. Malarz został zachęcony do nadesłania do Fryburga projektu przez Tadeusza Stryjeńskiego, z którym współpracował przy dekoracji Kościoła Mariackiego w Krakowie, a który dzięki rodzinnym związkom z Fryburgiem wiedział o konkursie.

Witraże wypełniają większość wielkich okien katedry (poza kondygnacją górną i kaplicą Grobu Pańskiego), decydując o jej programie i walorach estetycznych wnętrza. Ukazują jednocześnie ewolucję twórczości Mehoffera, od wzorów dekoracyjnych jego mistrza Jana Matejki z polichromii Kościoła Mariackiego w Krakowie, przez bujny styl secesyjny, po sceny niemal ekspresjonistyczne. Oprócz przedstawień religijnych (najlepsze z nich to sceny z witraża Męczenników: ze śś. Sebastianem, Maurycym, Barbarą i Katarzyną z 1899, nagrodzone na Wystawie światowej w Paryżu 1900; Trzej Królowie z piekielną „predellą” Heroda, 1904) ikonografia nawiązuje do historii szwajcarskiej i założycielskich dla Konfederacji wydarzeń z okresu późnego średniowiecza, z wydobyciem znaczenia samego Fryburga (bitwa pod Morat, sceny z życia bł. Mikołaja z Flue, „Fryburg świecki, Fryburg kościelny”). Najpóźniejsze z całego zespołu są wielkie okna prezbiterium, projektowane od 1918 r., a realizowane do 1934. Artysta mógł korzystać z konsultacji członków jury, a także rad i wsparcia udzielanego w kolejnych latach m.in. przez dominikanina ojca Joachima Berthiera, profesora powołanego tuż przed ogłoszeniem konkursu uniwersytetu fryburskiego, czy jednego z najbardziej znanych krytyków sztuki w Szwajcarii, Williama Rittera.

Mehoffer przełamywał śmiało wiele obowiązujących w witrażach XIX w. zasad, np. dynamizując kompozycje, pozwalał scenom lub postaciom „przechodzić” z jednej kwatery w inną, a nawet z jednego okna na płaszczyznę sąsiedniego. Koncepcje kompozycyjne zmieniały się zresztą, co sprawia, że całość nie jest monotonna, mamy do czynienia z żywą opowieścią malarską.

Mehoffer wykonywał projekty w skali 1:5 (większość się zachowała), a następnie kartony realizacyjne w skali 1:1 (zachowane wszystkie). Witraże wykonywane były w Atelier Kirsch-Fleckner we Fryburgu, które zasłynęło dzięki tej realizacji; niektóre okna wykonywano pod nadzorem osobistym artysty. Wywarły wpływ na szwajcarską sztukę dekoracyjną, zwłaszcza witrażową twórczość Alexandre’a Cingria. Doceniał je m.in. największy artysta szwajcarski, Ferdinand Hodler, którego twórczość malarska Mehoffera w niektórych witrażach ze scenami historycznymi wyraźnie inspirowała. Krytyk Marc de Munnynck pisał:

„Jedno tylko można zarzucić temu dziełu, że jest zbyt potężne. Jego walory są tak sugestywne, porusza ono w naszej duszy struny tak subtelne, budzi rezonanse tak pełne witalności (...), że staje się aż bolesne”.

Popularność dzieła Mehoffera zyskała mu w regionie jeszcze kilka mniejszych zamówień prywatnych, m.in. do kościoła w Onnens (1902-1906) i kaplicy zamku w Chenaleyres (1908). Badania nad zespołem witraży fryburskich prowadzono w szwajcarskim ośrodku Vitrocentre w Romont.