Считается, что ранее на месте современного собора стоял римский храм, в IV-V вв. превращённый вестготами в христианскую церковь. После завоевания арабами Пиренейского полуострова, хотя христианам и позволялось жить в Лиссабоне, церковь была разрушена, а на её месте построена мечеть. После осады 1147 года город был освобождён христианами, мечеть была разрушена, а на её месте стал возводиться новый собор, здание которого было построено уже в 1150 году. Лиссабонское землетрясение 1755 года серьёзно повредило собор, но он был отреставрирован. До этого в городе произошло несколько землетрясений, но ущерб был незначителен. После этого в собор были внесены элементы барокко, рококо и неоклассицизма. Однако в XX веке некоторые неоклассические элементы были переделаны в готическом стиле.