L’eclosió intramurs d’un conjunt episcopal (basílica amb transsepte, dos cloquers i baptisteri, conjunt canonical, palau del bisbe i hospital de pelegrins), emancipat del Sant Feliu extramurs i ubicat al punt dominant de la ciutat, fou una decisió cabdal per al futur urbà i per al que esdevindria un autèntic barri catedralici. El 1038, Pere Roger consagra la nova seu, de ràpida i eficient construcció, preludi de trenta anys d’edificació intensa arreu, d’Elna a Barcelona. Fins llavors, Santa Maria era, probablement, un seguit d’adaptacions carolíngies i, després, cenobials del temple pagà que presidia la part superior d’un ampli fòrum. Del complex romànic ens n’ha arribat una part de la torre de Carlemany, el claustre, una part del conjunt canonical, l’ara i la càtedra episcopal. Algunes seccions de l’espai romànic (naus, cloquers i galilea) continuaren en servei llargament, fins al s. xvi , i es desmuntaven amb l’avanç de la fàbrica gòtica que l’embolcallava. El campanar o torre de Carlemany data de moments diferenciats: fins a la meitat del tercer cos és anterior al 1050 i la resta, posterior al 1132. L’obra gòtica subsumí la torre en la nova fàbrica, a tall de contrafort, i n’eliminà l’últim cos, restituït per Ferrant el 1963. L’envergadura i la qualitat decorativa llombarda de les lesenes, les bífores i els frisos de basalt denoten la importància de la catedral precedent.

L’eclosió intramurs d’un conjunt episcopal (basílica amb transsepte, dos cloquers i baptisteri, conjunt canonical, palau del bisbe i hospital de pelegrins), emancipat del Sant Feliu extramurs i ubicat al punt dominant de la ciutat, fou una decisió cabdal per al futur urbà i per al que esdevindria un autèntic barri catedralici. El 1038, Pere Roger consagra la nova seu, de ràpida i eficient construcció, preludi de trenta anys d’edificació intensa arreu, d’Elna a Barcelona. Fins llavors, Santa Maria era, probablement, un seguit d’adaptacions carolíngies i, després, cenobials del temple pagà que presidia la part superior d’un ampli fòrum. Del complex romànic ens n’ha arribat una part de la torre de Carlemany, el claustre, una part del conjunt canonical, l’ara i la càtedra episcopal. Algunes seccions de l’espai romànic (naus, cloquers i galilea) continuaren en servei llargament, fins al s. xvi , i es desmuntaven amb l’avanç de la fàbrica gòtica que l’embolcallava. El claustre és el producte arquitectònic més destacable, i resulta de la renovació (s. xi i xii ) de la construcció benedictina (mitjan s. ix). El dormitori (llevant) passà a sagristia, i el refectori iniciat el 1019 (ponent) a capella. La biblioteca (nord) s’instal·là el 1395, i les noves sales capitulars (extrem oest), el 1708. La irregularitat de la planta trapezial deriva de l’adaptació al recinte murari, eixample carolingi d’aquest sector. Les galeries es cobreixen sobre volta de quadrant —excepte al nord, en què la volta és semicilíndrica— amb geometries d’interès a les trobades. Pilars massissos i parells de columnes sostenen els arcs torals; hi són innovadors la manca de contraforts i l’ample diafragma intercolumnar, i destaca així mateix l’entrellaçat de les arquivoltes dels torals. La iconografia, com en els coetanis Sant Pere i Sant Cugat, és un sumptuós exemple de l’escultòrica romànica, des dels temes bíblics historiats (frisos de pilars i capitells, a l’ala sud) fins a la recreació coríntia i l’evocació fantàstica.

Temple conegut sobretot per la seva excepcional nau única, la de més amplada (23 m) del gòtic. Respon al model introduït pels ordes mendicants, de gran èxit a Occitània i Catalunya: l’església saló, sense transsepte i amb contraforts explícits que acullen capelles laterals, contraposa a l’il·lusionisme del gòtic franc el predomini del ple sobre el buit, l’horitzontalitat i les formes estàtiques, la nuesa de paraments i l’obtenció d’espais unitaris d’equilibrada proporció. L’inici de la capçalera (1312) expulsa diversos usos de l’entorn de la catedral, i la girola gòtica coexisteix amb la basílica romànica fins al 1347 i després, gradualment, amb els trams de nau en construcció. Les capelles de capçalera, les dues d’extrem del creuer i el minúscul trifori del deambulatori són del mestre Enric i Jaume de Faveran i de Guillem de Cors. Malgrat el daltabaix de la Pesta Negra (1348), el 1357 s’inicia la construcció de la nau, de primer amb Capmagre i Saplana i després, llargament, amb Sacoma. Ja el 1386, amb les capelles i els contraforts alçats, esclata una primera discussió d’aquests amb De Cors i Lovaina sobre l’esquema d’una o tres naus. Arraconat Sacoma, guanya la segona idea i es contracta Guillem Morei —després Pere de Sant Joan— per als primers pilars. D’aquesta època daten el retaule i el baldaquí gòtics, d’extraordinari interès. Replantejada la discussió tipològica el 1416, predomina finalment la idea de nau única defensada per Guillem Bofill, que dirigirà, junt amb Antoni Canet, les dues primeres crugies (1423, primera clau). Successivament hi intervingueren Ciprés, Cervià, Julià i Gomis, sempre usant la nau romànica com a bastida i pedrera de la nova, amb una configuració estrafeta entre llurs alçades i amb l’alentiment que comportà la guerra civil. S’avança amb els finestrals del claristori, la galeria i el trifori i el 1579 es tanca el tercer tram gòtic, amb Balcells, que enceta el nou campanar i el culmina el 1601. El 1606 s’acaba la nau però la nova façana s’alenteix fins al 1680. El que observem aquí, com a la col·legiata de Sant Feliu, és un gòtic autòcton, gairebé opac al Renaixement, que es desenvolupa amb lentitud i enllaça directament amb les operacions barroques. Les successives intervencions modernes atenen diversos aspectes de restauració (barbàrie del 1936, bombardeig del 1939) dels arcs, les voltes, les golfes i la coberta, així com de recreació (nova porta dels Apòstols, 1963-75; creació del timpà posterior; creació del coronament de les àbsides de la girola, amb pinacles i balustrades; arxiu i biblioteca capitulars; casa de l’Obra). Són temes recurrents del s. xx la presència central de l’orgue del 1943 —obstacle per a la percepció literal de la nau—, l’organització del presbiteri per a la litúrgia actual, l’organització de la visita al campanar i altres temes com la il·luminació, que, si bé morosament, el Pla director vol encarar.