La catedral de Santa Maria és un gran edifici de planta basilical, amb tres naus cobertes amb volta de canó la central i amb voltes d’aresta les laterals, capçades a llevant per un potent transsepte, els braços del qual sobresurten en planta i són rematats per dues massisses torres de secció quadrada als extrems. La capçalera està formada per cinc absis en bateria que s’obren a la nau del transsepte, dels quals el central és l’únic que es projecta a l’exterior.
L’indubtable interès arquitectònic del conjunt és enriquit per un notable conjunt escultòric també d’estil romànic, concentrat particularment als capitells del claustre, a la façana occidental i a les obertures de la catedral.
Construïda sobre l’emplaçament d’una catedral anterior, l’actual catedral de Santa Maria és la principal empresa arquitectònica del segle XII a Catalunya i la principal manifestació del ple romànic català. La seva construcció, promoguda pel bisbe Ot d’Urgell (1095-1122), es perllongà durant bona part del segle.
Durant l’edat moderna, l’obra de la catedral continuà viva amb nombrosos afegits que ja no seguien els criteris estilístics del romànic i, ja entrat el segle XX, amb la voluntat de retornar el temple a la puresa de la seva arquitectura medieval, Josep Puig i Cadafalch redactà un projecte de reforma que s’aniria executant per fases fins assolir la catedral el seu aspecte actual.
