La construcció s'ha iniciat al segle XI en estil romànic, però el temple original va ser destruït per elevar l'actual edifici gòtic, quedant com a testimonis el claustre i la meitat nord del campanar. La idea original era construir un temple amb tres naus. La proposta de canviar el projecte i construir una sola nau ha provocat la suspensió de les obres i un debat que va durar 50 anys. Al final la decisió fou de continuar amb el pla més ambiciós, resultant una enorme nau, la més ampla de tot el gòtic europeu. La façana barroca es va construir en diverses etapes, en els segles XVII - XVIII. Les ultimes escultures han estat realitzades al segle XX.
✔ L'interior de la catedral, constituït per una grandiosa nau única, d'estil gòtic, coberta per una volta de creueria. Les dimensions de la nau, 50 m de llarg per 23 m d'ample i 34 m d'alt, no tenen precedents en l'època. A l'interior de la nau es conserven obres de gran bellesa i valor. El retaule de l'altar major, d'argent daurat i esmalt, és una joia de l'orfebreria gòtica (segle XIV). La Cadira de Carlemany és una notable càtedra episcopal romànica del segle XI, feta en marbre d'una sola peça. Repartits per tot l'edifici es troben nombroses tombes de bisbes, personatges històrics i altres figures de rellevància. Alguns sepulcres són veritables obres d'art. Les belles vidrieres policromes mereixen també atenció.
✔ El claustre de grans dimensions amb planta trapezoïdal (segle XII), adossat al mur nord de la catedral. És considerat com un dels més importants claustres romànics de Catalunya gràcies a la seva riquesa escultòrica.
✔ La Torre de Carlemany, l'elegant campanar romànic llombard de sis pisos reutilitzat com a contrafort de la nau gòtica.
✔ L'elegant façana d'estil barroc - classicista, dividida en tres cossos superposats a manera de retaule d'altar. A la part superior una gran rosassa coronat per frontó i una galeria completen el conjunt.
✔ La gran escalinata monumental de 90 amples esglaons, construïda al final del segle XVII per poder arribar fins a la portada principal. Juntament amb la façana formen un escenari barroc impressionant.
✔ El campanar (segles XVI-XVIII), de 67 metres d'altura. Consta de tres cossos de planta octogonal coronats per un templet amb un àngel de bronze.
✔ El Museu - Tresor. Conserva importants obres d'art religiós entre les que destaquen el Tapís de la Creació (segle XII), una excepcional peça de tapisseria romànica, i el manuscrit del Beatus (segle X).