Sa construction s’est étalée sur 457 ans, de 1434 à 1891, mais ces délais n’altèrent en rien la qualité ni la cohérence de son style gothique. Elle est classée monument historique depuis 1862. Le site aurait été initialement occupé par un temple druidique dédié à Janus ou « Bouljanus ». La construction de la première cathédrale débute au vie siècle, à l’initiative de l’évêque Evhemerius, Evhémérus ou Eumélius II (527-549). Incendiée en 919, il faut attendre la fin du xe siècle pour que l'édifice soit reconstruit, à l'initiative du duc Guérec. De cette époque daterait le noyau de la crypte médiévale. Un ambitieux projet de reconstruction, probablement dû à l'évêque Benoît de Cornouaille entre 1079 et 1111, est abandonné après la construction de départs d'un bras sud du transept. Pour rebâtir la cathédrale, le choix est fait de ne pas détruire la crypte de Guérec. La construction de l’édifice actuel est initialement conduite par Guillaume de Dammartin, dont les liens avec Guy de Dammartin ou Jean de Dammartin (architecte de la cathédrale de Tours) ne sont que suppositions.