La actual catedral está edificada sobre los restos de construcciones romanas, si bien no hay constancia que existiera un templo anterior al que demolió Abderramán III en el año 924. Esto provocó que la sede episcopal se trasladara provisionalmente a la abadía de San Salvador de Leyre. El rey Sancho el Grande la volvió a edificar entre el 1004 y el 1035, pero este templo duró relativamente poco, ya que entre los años 1083 y 1097 se demolió para poder edificar una catedral románica entre los años 1100 y 1127. El claustro se acabó diez años más tarde.

En el año 1280 se empezó a edificar un nuevo claustro ya con estilo gótico, que se acabó alrededor de 1375. Unos años más tarde, en 1391 , se demolió la catedral románica, de la que sólo se conservó el cabecero y la portalada. Se inició la construcción de un nuevo templo que duró hasta el año 1501. En el siglo XVIII se demolió la fachada, se añadió un tramo de la nave y se construyó una fachada neoclásica.

El templo tiene planta de cruz latina con tres naves, capillas laterales, ábsides y girola. Las naves están cubiertas con bóvedas de crucería, más decoradas en el tramo correspondiente al crucero y en el ábside. Las claves de bóveda fueron decoradas pictóricamente en el siglo XV.

Ante el presbiterio podemos encontrar los sepulcros de los reyes de Navarra Carlos III el Noble y su esposa Leonor de Trastámara. Datan del 1413 y fueron esculpidos en alabastro. A sus pies el rey tiene un león, símbolo de fuerza y poder. En cambio, la reina tiene unos perros, que representan la fidelidad y lealtad. Justo delante, cerrando el espacio del presbiterio, hay una reja gótica del 1517. Detrás suyo encontramos el coro renacentista.

En el presbiterio podemos observar la imagen románica de Santa Maria la Real, del siglo XII. Está tallada en madera, pero en el mismo siglo fue recubierta en plata. El Niño fue rehecho en el siglo XVII igual que la silla, que fue rehecha un siglo más tarde.

Como ya hemos comentado, anteriormente existió un claustro románico, que el año 1280 empezó a ser sustituido por el actual gótico. En el Museo de Navarra se pueden encontrar algunos capiteles de este claustro románico que dar una idea del esplendor de esta construcción. El actual claustro no se acabó hasta el año 1375. Está formado por un total de veinticuatro arcos ojivales, que se subdividen en otros más pequeños en su interior. El conjunto está rematado por elementos apuntados que irrumpen en la balaustrada del sobreclaustro.

En la esquina nordeste podemos encontrar el sepulcro de los Garro, esculpido entre el año 1422 y 1450. A su lado hay unas esculturas que representan la Epifanía. La Virgen tiene al Niño en su regazo. Enfrente encontramos a los Tres Reyes, que traen las ofrendas al hijo de Dios. Todo el conjunto se encuentra bajo una arquivolta apuntada con ángeles decorados, algunos de los cuales tocan instrumentos.

En este mismo muro encontramos la capilla Barbazana, dónde está el sepulcro del obispo Arnaldo Barbazán. El techo está cubierto por una interesante bóveda de estrella. La portalada de acceso es muy simple. Una puerta apuntada con cuatro arquivoltas esta flanqueada por dos ventanas de características similares.

El refectorio es una gran sala gótica acabada en 1335. Está cubierta con una bóveda de seis tramos, los nervios de la cual se apoyan en ménsulas esculpidas y policromadas. Las claves de bóveda y los ventanales también están decorados pictóricamente. Los motivos de las claves son heráldicos y religiosos

A su lado se encuentra la antigua cocina, de la que destaca la gran chimenea central, que llega a los veintisiete metros de alzada.

La puerta del Amparo comunica el claustro con el templo. En el parteluz podemos ver a la Virgen del Amparo, que da nombre a la portalada y en el tímpano podemos ver la escena de la Virgen dormida. Está ricamente decorada y destaca también por su policromía. Data del siglo XIV. Otra de las puertas que destaca del claustro es la denominada Puerta Preciosa. Construida entre 1350 y 1360 da entrada al antiguo dormitorio. En el tímpano volvemos a encontrar la escena de la Virgen dormida antes de su entronización en el Cielo. En los diferentes niveles del tímpano podemos ver imágenes de la vida de la Virgen Maria. Las arquivoltas están llenas de ángeles.

La puerta del refectorio también es digna de ser comentada. En ella podemos ver la entrada a Jerusalén y en el piso inferior la escena de la Santa Cena. A su lado está la puerta que comunica el claustro con el exterior. Sobre ella, en el tímpano, está esculpida la escena de la Crucifixión.

En la plaza de San Pedro podemos ver una portalada gótica que se abre en el crucero. Se trata de una pequeña portalada con arcos y arquivoltas apuntadas, que están recubiertas de imágenes  de ángeles y santos. En el tímpano hay esculpida la imagen de Dios coronando a la Virgen con dos imágenes orando a ambos lados.