Erst 1334, genau 250 Jahre nach der Ordensgründung, wurde auch in Brunos Geburtsstadt Köln eine Kartause eröffnet. Erzbischof Walram von Jülich bestimmte den Bereich des sogenannten Martinsfeldes als Bauort. Der Legende nach soll der Kölner Bischof Severin dort im Jahre 397 Zeuge der Engelschöre gewesen sein, die die Seele des soeben verstorbenen heiligen Martin zum Himmel begleiteten. Hieran erinnert eine Figur im Straßenzug der Kartäusergasse.
Auf dem Bauland befand sich bereits eine der heiligen Barbara geweihte Kapelle. Die Kartäuser nahmen das zum Anlass, ihre 1393 errichtete Klosterkirche dieser Heiligen zu weihen. Wer an dem prächtigen Eingangsportal in der Kartäusergasse hinaufschaut, sieht Barbara hier verewigt. In den Händen hält sie den Turm, in den sie gegen den Willen ihres Vaters drei Fenster als Zeichen der Dreifaltigkeits und ihres Christseins einbauen ließ, was den Jähzorn ihres heidnischen Vaters erweckte, der sie mit dem Schwert enthauptete. Zusammen mit Ordensgründer Bruno flankiert die Namenspatronin der Kirche die Gottesmutter Maria.
Viele wohlhabende Bürger wie die Patrizierfamilien Scherffgin, Lyskirchen und Overstolz bedachten die Klosterneugründung mit großzügigen Stiftungen. Aus dem bescheidenen Kloster wurde so allmählich eines der reichsten Kölns. Dennoch hatte der Orden zu keiner Zeit an Disziplin und Frömmigkeit eingebüßt. Der von der Reformation angeprangerte Sittenverfall der Klöster ließ sich auf die Kartausen nicht anwenden. Im 15. Jahrhundert wurde sogar ein Prior der Kölner Kartause, die als besonders vorbildlich galt, auf päpstliches Geheiß zum Abt von St. Pantaleon ernannt. Er sollte der Benediktinerabtei wieder zu Recht und Ordnung verhelfen.
Die Kartäuser unterstützten - im Rahmen ihrer Möglichkeiten - die Gegenreformation. Sie unterlagen zwar einem Schweigegelübde und einem Predigtverbot, durch die Herausgabe gegenreformatorischer Schriften konnten sie aber dennoch nach außen wirken.
Berühmt war die umfangreiche Bibliothek der Kölner Kartause, zu deren Bestand zahlreiche kostbare Handschriften gehörten.