Współczesna budowla to czwarty budynek katedry w tym miejscu, a ostatnie istotne zmiany to przebudowa z IX wieku na styl neogotycki i odbudowa po zniszczeniach wojennych, jakie zostały dokonane podczas oblężenia miasta w 1945 roku.
Około ulicy powstawały do XIII wieku murowane budowle wznoszone paralelnie po obu jej stronach. Obejmowały one Pałac Biskupi, dziekanię katedralną i posadowioną na granicy własności kapituły katedralnej rezydencję prepozyta katedralnego. Wtedy to, istnieją przypuszczenia, że w 1288 roku, w związku z przekazaniem środkowej części Ostrowa Tumskiego kapitule świętokrzyskiej, wytyczono ulicę Katedralną w obecnym kształcie, od katedry do Mostu Tumskiego, za którym przez obecną ulicę Najświętszej Marii Panny połączona była z głównym szlakiem komunikacyjnym biegnącym przez Wyspę Piasek z południa na północ, obecnie ulica Świętej Jadwigi.