Se comenzó a construir en 1513, inaugurándose en agosto de 1733.
En la promoción inicial intervinieron los Reyes Católicos, a petición del Cabildo Catedral, quien, con los obispos sucesivos, actuó siempre como principal promotor.
Entre los grandes maestros arquitectos que dirigieron las obras durante casi dos siglos y medio figuran, entre otros, Juan y Rodrigo Gil de Hontañón, Juan de Álava, Juan Setién Güemes, Pantaleón Pontón, los hermanos Churriguera y Juan de Sagarbinaga.
Se comenzó a construir en estilo tardogótico y, aunque goza de la utilización de algunos otros estilos posteriores, conservará hasta el final una unidad estilística en este arte, impuesta y querida por el Cabildo.
Se trata de una iglesia de planta rectangular, compuesta por tres naves y capillas hornacinas entre contrafuertes.
Se cubre por bóvedas de crucería con terceletes y combados dibujando complejos y hermosos diseños estrellados, en los que brillan especialmente las claves.
En el crucero se yergue un magnífico cimborrio formado por cuerpo ochavado sobre pechinas con monumentales relieves de los misterios marianos, sobrepasado por un luminoso tambor cilíndrico liberado merced a los amplios ventanales y cúpula semiesférica. En el exterior remata en una falsa linterna; fue finalizado por Juan Sagarbinaga en 1765.
La Iglesia recibe la luz de casi un centenar de vidrieras, procedentes originariamente de Flandes aquellas que muestran un episodio bíblico.
En sus muros también se extienden dos galerías corridas, en dos alturas, numerosos medallones con bustos de profetas, evangelistas, personajes de las Sagradas Escrituras y doctores, y otros tantos escudos catedralicios con el búcaro de azucenas.