Ao que tudo indica, a sua construção iniciou-se em 1147, após a conquista de Lisboa aos mouros, tendo sido erguida sobre uma antiga mesquita muçulmana.
O seu estilo original é românico, sendo o plano muito semelhante ao da Sé de Coimbra.
Nos séculos seguintes deram-se transformações marcantes com a construção da Capela de Bartolomeu Joanes, o claustro Dionosino com planta irregular e a cabeceira com deambulatório, mandada construir por D. Afonso IV para seu Panteão familiar.
Na primeira metade do século XX, foi objecto de novo restauro com o objectivo de reavivar a atmosfera medieval do edifício.
A peça mais valiosa da catedral é a arca que contém os restos mortais de Santo António, transferidos do cabo de São Vicente para Lisboa em 1173.
Reza a lenda que dois corvos acompanharam o barco que transportava as relíquias durante toda a viagem, sendo que se tornaram o símbolo da cidade de Lisboa.