Ordoño II construyó el templo en el emplazamiento de su palacio real como muestra de agradecimiento por haber derrotado a los moros en la batalla de San Esteban de Gormaz. Sus restos fueron enterrados allí. Alfonso V fue coronado en este edificio en el año 999. La infanta Doña Urraca, hija de Fernando I, propició la construcción de un nuevo edificio en ladrillo y mampostería, con tres naves terminadas en ábsides. Las vidrieras de la Catedral son del siglo XIII al XX y ocupan una superficie de 1.765 metros cuadrados. Bajo su suelo hay hipopótamos romanos que dificultaron la cimentación de los pilares y provocaron filtraciones de agua.
