Intitolata a S. Maria venne elevata a Cattedrale della città dopo la conquista e il successivo abbandono, nel 1258, di S. Igia, capitale del Giudicato di Cagliari, dove aveva sede l’Episcopio.
Dell’impianto medioevale originario permangono soltanto il campanile a sezione quadrata, i bracci del transetto con le due porte laterali di schema romanico (quella meridionale) e la cosiddetta “capella pisana”, dedicata al Sacro Cuore e posta a sinistra del presbiterio quadrangolare.
In posizione simmetrica rispetto alla cappella pisana sorge un’altra elegante cappella trecentesca, dedicata alla “Sacra Spina”, edificata secondo i moduli stilistici gotico aragonesi.
La prima trasformazione della Cattedrale avvenne tra il 1664 ed il 1674 ad opera dell’architetto genovese Domenico Spotorno, che rifece completamente l’interno ampliandone la superficie. In questa occasione le due cappelle medioevali vennero coperte e nascoste. Ai lavori di restauro parteciparono numerosi maestri scalpellini, autori delle belle formelle che decorano gli intradossi degli archi della Cattedrale.
Nel 1702 l’architetto Pietro Fossati diede inizio ai lavori di rifacimento della facciata, che venne adattata al gusto barocco dell’epoca e terminata l’anno successivo. Nel 1930, infine, nel corso degli ultimi e definitivi restauri ad opera dell’architetto Francesco Giarrizzo, la chiesa potè recuperare le due cappelle trecentesche nascoste e acquisì l’attuale nuova facciata neoromanica in sostituzione della marmorea facciata barocca. Di notevole interesse e meritevole di una visita anche l’Aula Capitolare contenente svariate opere pittoriche.
