История собора восходит к основанной Генрихом I церкви святого Иоанна в королевском пфальце Мерзебурга. Строительство нового репрезентативного церковного здания началось 18 мая 1015 года по инициативе епископа Титмара Мерзебургского, и — вероятно — во исполнение обещания Оттона I в случае победы над венграми основать новое епископство с центром в Мерзебурге, посвятив его святому Лаврентию. Освящение первого четырёхбашенного собора состоялось 1 октября 1021 года в присутствии императора Генриха II. После нескольких обрушений, вызванных строительными ошибками, собор был повторно освящён в 1042 году.