Латинський кафедральний собор було засновано на місці православної Успенської церкви, перенесеної звідси в русинський квартал міста. Зведення костьолу, покликаного стати головним храмом католицького Львова, почав у 1360 р. архітектор П. Штехер. Як часто траплялося в той час, будівництво завершилося лише через сторіччя, в 1479 р.
У 1760-1778 рр. під керівництвом львівського зодчого П. Полейовського храм перебудували, надавши йому окремих рис рококо. Величезний готичний шпиль було замінено вигадливим барочним наметом, зовсім не доречним на масивній чотиригранній вежі.
Собор має значні розміри: 67 м завдовжки й 23 м завширшки. Він тринавовий, без трансепту, оснащений характерною для високої готики видовженою гранованою апсидою. її зовнішні стіни розчленовані потужними контрфорсами й прорізані високими готичними вікнами; на сьогоднішній день це – «найбільш готична» частина собору. Стрункої вертикальності надають будівлі високі дахи. В інтер’єрі храму виділяються пучкові колони, стрілчасті арки та склепіння з готичними нервюрами; стіни та склепіння покрито фресками в дусі рококо. За периметром собор оточений численними каплицями-усипальницями, в основному, виконаними у формах ренесансу.