Первая церковь была построена по приказу короля Альфонсо II на этом самом месте еще в 821 году. В нынешнем виде кафедральный собор начал отстраиваться с конца XIII вплоть до середины XVI века — на руинах дороманского храма Спасителя (сохранились некоторые его фрагменты – Святые палаты, декор Старой башни, барочный деамбулаторий, капелла Целомудренного Короля сохранились до наших дней). Вершину собора венчает красивая колокольня — символ испанского христианства и истинный образец готического стиля XV века. В центральном нефе храма располагается золоченый алтарь работы XVI века, отображающий самые драматичные сцены из жизни Христа.
Из трансепта можно попасть в сокровищницу Camara Santa (Святую комнату) — капеллу, построенную еще в IX веке для священных реликвий, которые были перевезены из захваченного маврами Толедо. Здесь на протяжении 1200 лет, с первых дней Реконкисты, хранятся произведения астурийской живописи, мощи святых и предметы прикладного искусства. Самые известные – Пелена из Овьедо (льняной платок, которым было покрыто лицо Христа после снятия с креста), два распятия Альфонсо III, инкрустированные камеями, эмалью и золотом, и мощи святого мученика Винсента. В маленьком церковном саду слева от собора находится еще одна интересная капелла Целомудренного Короля. Внутри — пантеон астурийских королей, построенный в XVIII веке.