Levantada sobre la antigua basílica de Fruela, reedificada posteriormente por Alfonso II El Casto, la actual catedral, comenzada a finales del siglo XIV y terminada en el XVI, es obra en su mayor parte del siglo XV. LA TORRE, tiene 70 m. de altura, su construcción duró unos cincuenta años, se comenzó a primeros del siglo XVI y se terminó hacia el año 1550.
LA NAVE MAYOR, de 20 m. de altura, tiene 67 m. de longitud por 10 de ancho, mediante cinco arcos a cada lado, se comunica con las dos naves laterales, más bajas. Encima de cada arco, aparecen dos ventanas ojivales con pequeñas columnas y antepechos calados, formando una hermosa galería que recorre toda la longitud de la nave. A la primitiva planta, de cruz latina, se le añadió en el siglo XVII, la girola. El ábside, del más puro estilo gótico, es de forma poligonal, con dos zonas de vidrieras. Actualmente solo se ve la superior, la más baja, permanece oculta tras el gran retablo colocado en el siglo XVI.
EL RETABLO fue encargado por el obispo D. Valeriano Ordóñez de Villaquirán en el año 1511 al maestro entallador, vecino de Zamora Giralte de Bruxelles, posteriormente intervinieron en la talla, pintura y dorado Alonso de Berruguete y León Picardo.
Está dividido en cinco cuerpos verticales. El del centro tiene cuatro hornacinas y cinco laterales. En cada una de ellas se representan en admirables tallas de relieve entero, escenas de la Vida, Pasión, Muerte y Resurrección de N. S. Jesucristo.En la más baja del paño central, aparece la grandiosa figura del Salvador, a quién está consagrada la Iglesia. Mide 12 m. de altura por otros tantos de ancho.
CAPILLA DE SANTA EULALIA DE MÉRIDA, dedicada a la Patrona de la Diócesis de estilo barroco, con profusa decoración. En el medio se levanta un templete, igualmente barroco, en el que se encuentran los restos de la Santa Mártir depositados en una urna de plata, regalo del Rey Alfonso VI.
Siguiendo por la nave lateral, en dirección al crucero, nos encontramos con las Capillas de SAN JUAN BAUTISTA, de la ASUNCIÓN, la llamada de LOS VIGILES y la de BELÉN o de SANTA CATALINA.
Llegados al crucero, por una hermosa puerta ojival de finales del siglo XV, situada en su cabecera se accede a la CAPILLA DEL REY CASTO, edificada a partir del año 1705, sobre la primitiva, erigida por Alfonso II bajo la advocación de Santa María y en la que el Rey había mandado construir un panteón para sus restos y los de los demás Reyes de la Reconquista. La obra arquitectónica, del último barroco, resulta quizás un poco recargada. Es de planta cruciforme, con un cimborrio rematado por una linterna ochavada.
En las pechinas pueden verse los relieves de Alfonso II, Ramiro I, Ordoño I y Alfonso III. En la Capilla Mayor, protegida por una bonita reja de hierro forjado, construida en el año 1714, puede verse, en el centro del retablo una imagen de la Santísima Virgen, que el Rey Casto llamó Santa María, pero que también se conoció como Virgen de las Batallas.
Junto al altar del Santo Cristo de Muñoz, situado a la izquierda de la Capilla Mayor, estuvieron después de su traslado desde Tonkin en el año 1889, los restos del mártir asturiano Melchor García Sampedro, canonizado con el nombre de San Melchor de Quirós el 19 de junio de 1988. Hoy se encuentran en la capilla de N. Sra. de Covadonga, en la girola.
A continuación encontramos el PANTEÓN REAL, levantado igualmente sobre el primitivo que Alfonso II había mandado construir. Este primitivo Panteón estaba enfrente, poco más o menos del actual, en el centro de la nave. Según lo describe el cronista Morales era un pequeño recinto de doce pies de largo. Estaba techado de madera. Las sepulturas de los Reyes estaban en el suelo, como de dos pies de alto, tan juntas unas de otras «que no se puede andar sin pisarlas».
Solo se conserva de él, un sarcófago de alabastro de época romano-cristiana en el que se cree que fueron trasladados desde Zamora a Oviedo los restos de Alfonso III y de su esposa Doña Ximena. En las inscripciones puede leerse la relación de los Reyes y Reinas que en él yacen, así como distintas efemérides de visitas reales. Doña María Cristina en el año 1852; en junio de 1857, los Infantes Doña Luisa Fernanda y D. Antonio de Orleans, Duques de Montpensier y SS. MM. Doña Isabel II y su esposo D. Francisco de Asís, en el mes de agosto del año 1858.
Volviendo de nuevo al crucero, nada más pasar la puerta, en el paño de la izquierda, encontramos la hornacina, cerrada por una artística puerta que guarda una de las hidrias de las Bodas de Caná, muy visitada antaño por los peregrinos. Vemos a continuación al magnífico retablo barroco de la Inmaculada. Al comienzo de la girola, encontramos la Sacristía a la que se accede por una notable portada de corte clásico. Construida a mediados del siglo XVII, su planta es de cruz latina con un bonito cimborrio en cuya bóveda hay un fresco de la Asunción, del pintor Francisco de Bustamante. La fábrica fue realizada, según parece, bajo la dirección del asturiano maestro Meana.
Seguimos por la GIROLA, nave semicircular que rodea la Capilla Mayor, abierta a mediados del siglo XVII. Construida casi toda sobre terrenos que pertenecían a los monjes benedictinos del cercano Monasterio de San Vicente, con los que el Cabildo hubo de negociar duramente para llegar a un acuerdo, hasta que se logró celebrar un contrato firmado el 5 de septiembre del año 1600. Finalizada la girola, nos encontramos con la imagen del SALVADOR, titular de la Catedral. Datada en el siglo XI, en tiempos del Obispo D. Pelayo (1098 – 1129), es casi seguro que estaría en el ábside de la Basílica del Rey Casto, como titular de la misma. Ante esta imagen se postraron durante siglos miles de peregrinos que iban o venían de Santiago de Compostela.
A nuestra izquierda, encontramos ahora el transepto, vemos el balcón desde el que se daba la bendición con el Santo Sudario. Debajo de él, la doble puerta por la que se comunica con la entrada al Claustro y al denominado Tránsito de Santa Bárbara. Seguidamente puede verse la escalera de subida a la Cámara Santa. Descendiendo por la nave lateral, nos encontramos con la CAPILLA DE VELARDE, con un Cristo atribuido a Alonso de Berruguete; las de SAN ANTONIO, SAN ROQUE y finalmente la de SAN MARTÍN, antes de llegar a la de SANTA BÁRBARA, también llamada Nueva Cámara Santa, ya que se construyó en el siglo XVII con el fin de trasladar a ella las Santas Reliquias, póbremente instaladas hasta entonces, sin que afortunadamente se llevase a efecto tal propósito. Es de estilo greco-romano, con una linterna que le proporcionaba luz cenital. Debe el nombre de Santa Bárbara a estar al pie de la torre, de la que esta santa es patrona.
El retablo es obra de D. Luis Fernández de la Vega. En él, además de las imágenes de Sta. Bárbara y S. Miguel hay varios nichos que estaban destinados a la colocación de las Santas Reliquias.
EL CLAUSTRO, construido desde primeros del siglo XIV hasta mediados del XV, sobre el anterior, románico del siglo XII. Es rectangular, con cuatro arcos en un sentido y solamente tres en el otro. Sobre este conjunto gótico, tiene un segundo piso, construido en el siglo XVIII, de corte renacentista, bien armonizado, no obstante en el conjunto. Desde el claustro se pasa a la Capilla o Cripta de SANTA LEOCADIA, donde durante mucho tiempo reposaron los restos de la Santa. Se puede ver a continuación el CEMENTERIO DE PEREGRINOS. Aquí estuvo efectivamente, entre la Cámara Santa y la Capilla de los Romeros. Hoy totalmente desaparecido, excepto los restos de los peregrinos que descansan en un osario. Según la tradición, el olivo que aquí existe, es un retoño del Huerto de los Olivos de Jerusalén, traido hasta aquí por un devoto peregrino.
LA SALA CAPITULAR, de finales del siglo XIII, es el elemento gótico más antiguo de la Catedral. En ella está instalada actualmente parte de la sillería del coro, recientemente restaurada. En esta dependencia se celebraban Juntas de Reyes, Nobles y Obispos y posteriormente sus reuniones las Juntas del Principado. En ella la Junta declaró la guerra a Napoleón.