Una vez levantada la ciudad española sobre la antigua Tho’, los conquistadores se dieron a la tarea de levantar la iglesia catedral. La obra fue levantada entre 1562 y 1567, luego de la autorización del Papa Pío IV y de la petición del rey Felipe II, se erigió en catedral a la iglesia de la capital del Yucatán.

Los trabajos de la construcción del recinto fueron encargados a Pedro de Aleustia, y completados por Juan Miguel de Agüero.

Durante el siglo XIX, algunos de los tesoros y obras de arte fueron robadas debido a los saqueos e inestabilidad política que padeció la ciudad en este periodo

Consta de tres naves, una central y dos laterales. Cuenta con tres capillas y la sacristía. Originalmente contó con cinco capillas, pero fueron demolidas. Presenta dos torres de dos cuerpos. Cuenta con una cúpula adornada con arco botareles.