A templom alapjait 1010-ben I. István fektette le, az egykori építmény azonban az idők során elpusztult. A mai Főszékesegyház alapkövét 1822-ben tették le. Építését Kühnel Pál tervei alapján Packh János és Hild József vezette. A felszentelési ünnepségen - I. Ferenc József jelenlétében - mutatták be Liszt Ferencnek arra az alkalomra írt Esztergomi miséjét, a mester vezényletével. A zárókő letételére 1869-ben került sor. A főszékesegyház 107 méter hosszú, kereszthajójában 48 méter széles, központi elrendezésű, neoklasszikus épület, két 57 méter magas oldaltoronnyal és 100 méter magas főkupolával. A templom alatt nagyméretű egyiptomi stílusú kripta van, s ott vannak eltemetve a XIX. század közepétől beiktatott esztergomi érsekek. A székesegyház déli oldalán található az ún. Bakócz-kápolna. Ezt Bakócz érsek építtette 1506-11 között, reneszánsz stílusban, valószínűleg olasz művészek részvételével. A bazilika építésekor Packh János 1822-ben 1600 részre bontatta, s az újonnan épült templom részeként újra felállíttatta.