Els orígens de la catedral són una mica confusos. La data de la primera edificació religiosa dedicada a Santa Maria sembla que podria ser de l'any 819, però no es una dada del tot fiable, ja que el pergamí on es pot veure podria no ser original. És el document on s'especifica que el temple fou reconstruït per Carlemany desprès de la destrucció de l'anterior edificació pels pagans.

La catedral actual es va començar a construir a inicis del segle XII. És un dels conjunts catedralicis més impressionants i més ben conservats de tots els països catalans.

L'església té planta basilical amb tres naus capçades per un creuer de grans dimensions.

Aquest acaba a dreta i esquerra amb dues impressionants torres inacabades. Estan decorades externament amb arcuacions cegues i lesenes.

En el creuer s'obren cinc absis, però només el principal és visible des de l'exterior. Aquest està unit al creuer a través d'un tram presbiterial.

L'absis principal té una mena d'absidiola en la seva part central. Internament està decorat amb arcs adossats sustentats per columnes, decoració que es repeteix també en l'absidiola.

A dins del temple es pot venerar la imatge de la Mare de Déu amb el Nen a la falda. És una talla policromada del segle XIII, que recentment ha estat restaurada.

A l'església de Sant Miquel es conserva l'ara d'altar de la catedral. Presenta una decoració amb lòbuls semicirculars i de ferradura, molt similar a la que podem trobar també a la catedral de Girona.

Sobre l'absidiola trobem una gran finestra central, que  presenta cinc arcs de mig punt en gradació amb dos parells columnes i capitells decorats.

Externament podem veure una decoració similar, però formada per sis arcs en gradació i tres parells de columnes. Les finestres laterals estan formades per tres arcs en gradació i un parell de columnes interiorment i exteriorment trobem quatre arcs i dos parells de columnes.

La nau central està coberta amb volta de canó, reforçada amb quatre angles torals.

Les naus laterals, en canvi, estan cobertes amb voltes d'aresta.

El creuer també està cobert amb volta de canó, però sense arcs torals.

A la intersecció entre la nau central i el creuer s'alça una cúpula de planta rectangular, amb quatre petxines en els vèrtexs i decorada amb un nervi de creueria. A l'exterior hi podem veure un campanar de cadireta.

Les naus estan separades per pilars cruciformes i amb les arestes decorades amb unes sèries d'esferes. En els angles interiors podem trobar unes columnes adossades que arriben fins a la imposta d'on arrenquen els arcs formers. També trobem aquesta decoració amb columnes i boles a les obertures dels absis al creuer.

Des de l'interior de les torres quadrades, que hi ha a banda i banda del creuer, es pot accedir a una galeria que recorre tota la façana est de l'edifici. En els braços del creuer podem veure els arcs geminats, separats per dobles columnes, que comuniquen el temple amb la galeria. Aquesta està coberta amb una volta de canó.

En arribar a l'absis principal, la galeria s'obre a l'exterior i no a l'interior.

Algunes parelles de columnes han estat substituïdes per pilars i la volta que la cobreix és d'aresta. Els capitells estan decorats amb motius vegetals, ocells, caps d'animals i figures humanes.

A banda i banda del creuer trobem dues portes, que comuniquen amb la base de las grans torres. Aquests espais es van habilitar com a capelles. Les portes estan formades per dos arcs en gradació, decodats amb dues arquivoltes, que es recolzen en quatre parelles amb els capitells esculpits. Envolta el conjunt un guardapols a base de boles, que es prolonguen fins el terra. 

A la façana oest podem trobar dues torres, amb planta quadrada però que es converteix en octogonal a partir del nivell de les cobertes.

Les torres flanquegen la portalada principal. En ella hi trobem tres portes, una per cada nau.

La principal està formada per cinc arcs de mig punt en gradació amb dues parelles de columnes. Els capitells estan decorats amb motius vegetals i animals.

També destaquen les tres parelles de lleons que hi podem veure. Estan situats a diferents nivells. Els més grans estan arran de terra, els segons a l'alçada de la imposta i el darrers es troben sota el fris.

Les portes que s'obren a les naus laterals estan formades per quatre arcs en gradació sense decoració.

La façana està dividida en tres parts, tant horitzontalment com verticalment. A nivell horitzontal, aquesta divisió correspon amb les tres naus i es fa visible a través d'uns contraforts. Pel que fa a la divisió vertical, en el primer tram observem la portalada. Just al seu damunt trobem una imposta esculpida amb motius animals i humans.

En el segon espai trobem tres grans finestrals a la nau central i un a cada nau lateral. En el tram superior podem veure una finestra flanquejada per dos ulls de bou. Aquesta està formada per cinc arcs en gradació i boles en les arestes.

Sobre la finestra, trobem una sèrie d'arcuacions cegues amb mènsules decorades amb caps humans i animals, separades per unes columnes.

Sota la coberta, seguint el pendent de la teulada de la nau central, troben una motllura, un fris amb relleu d'escacs, un fris amb dents de serra, un fris de trena, un fris de triangles, una altra motllura i un nou fris de dents de serra.

Aquesta façana estava projectada amb un porxo que no es va arribar a construir mai. Malgrat tot, es poden observar diverses obertures al mur i les impostes dels arcs.

Les façanes dels costats nord i sud són llises on només destaquen la presència dels contraforts i les mènsules decorades sobre les que es recolza la teulada.

A la façana nord podem trobar una porta formada per cinc arcs en gradació i dues parelles de columnes amb capitells decorats. A sobre hi podem veure un plafó decorat amb arcuacions cegues, dues columnes i un fris de dents de serra.

Des de la façana principal podem observar un campanar de torre de dos pisos. Al pis inferior hi ha dues finestres geminades de mig punt a cada costat, mentre que al superior podem trobar-ne tres. La torre està coronada amb merlets.

El claustre, del segle XII, està format per quatre galeries cobertes amb embigat de fusta. Té forma lleugerament trapezoïdal. Les galeries nord, sud i oest són originals i estan formades per unes arcades de mig punt recolzades en columnes, que s'aixequen sobre un podi. La galeria est va ser derruïda l'any 1603 i substituïda per l'actual.