Das Bistum Tarazona wurde bereits im 5. Jahrhundert als Suffraganbistum des Erzbistums Tarragona gegründet; auch aus der vom Arianismus geprägten Dominanz der Westgoten im 6. Jahrhundert (Taufe Rekkareds I. 587) sind Bischofsnamen bekannt. Im 8. Jahrhundert drangen die Araber und Mauren bis ins nordwestliche Ebro-Tal vor, was in vielen Fällen zur Unterdrückung christlicher Kulte führte. Um das Jahr 1120 wurde die Gegend von Alfons I. von Aragón (reg. 1104–1134) im Rahmen der Rückeroberung "(reconquista)" ehemals christlicher Gebiete eingenommen; offensichtlich wurde das Bistum unverzüglich wiederbelebt, denn bereits aus dem Jahr 1118 ist ein erster Bischofsname bekannt. Mit dem Bau einer romanischen Bischofskirche wurde wahrscheinlich schon bald begonnen, doch ist davon nichts erhalten. Im frühen 13. Jahrhundert entstand die heutige Kathedrale im Stil der französischen Gotik, die im Jahr 1232 geweiht wurde, jedoch nach Zerstörungen im „Krieg der beiden Peter“ (1356–1369/75) teilweise erneuert und verändert wurde. Nach der Einnahme des Emirats Granada durch die Katholischen Könige Isabella I. von Kastilien und Ferdinand II. von Aragón (1492) wurden viele Mauren "(mudéjares)" nach Aragón umgesiedelt; sie bilden den kulturellen Hintergrund für die spätere Ziegelsteinbauweise. Um die Mitte des 16. Jahrhunderts wurde der Vierungsbereich der alten Kathedrale erhöht und durch einen Laternenturm "(cimborrio)" in einem Stilmix von spätgotischen und Renaissanceformen belichtet; auch die Obergadenzonen des Chores und des Langhauses mitsamt ihren Gewölben wurden erneuert. In den Jahren 1985–2011 wurde der Kirchenbau komplett restauriert.