Su construcción se inicia en el año 1129, cuando el obispo Pedro III, ante el estado de ruina de la basílica anterior, engarga al Maestro Raimundo de Monforte la dirección de las obras de una nueva Catedral.
Estas obras dieron como resultado un templo románico-gótico que con el tiempo se enriquecería con reformas en otros estilos arquitectónicos.
De la primera etapa constructiva es la Puerta Norte, que alberga en su tímpano bilobulado, dos interesantes piezas escultóricas. Precediendo a la puerta un bello pórtico gótico-plateresco.
En el siglo XVII se incorpora a la catedral un hermoso coro renacentista realizado por Francisco de Moure, que aún hoy se mantiene en su emplazamiento original. También renacentistas son los dos fragmentos del antiguo retablo del altar mayor (obra de Cornelis de Holanda), que actualmente se encuentran en los extremos de los brazos del crucero.
En los siglos XVII y XVIII, ya en estilo barroco, se construyeron algunas de las dependencias más representativas del templo, como son el claustro o la capilla de la Virgen de los Ojos Grandes, auténtica joya del barroco gallego realizada por el mismo autor de la fachada del Obradoiro de la Catedral de Santiago, Fernando de Casas y Novoa.
A finales del siglo XVIII se realiza la fachada principal, obra neoclásica trazada por Julián Sánchez Bort. Dentro del templo, en su altar Mayor, se mantiene expuesto el Santísimo día y noche. Este es un privilegio que ostenta la Catedral desde época remota.