Ocupa la amplia manzana que se encuentra frente al lado oeste de la Plaza San Martín (antigua Plaza Mayor), por su costado norte la gran iglesia se halla separada del Cabildo por un antiguo callejón llamado Santa Catalina, la parte posterior del templo da a la calle Rivera Indarte, su fachada principal está orientada hacia el este-sur-este, lo cual es singular en las iglesias de su época ya que debían tener el altar mayor orientado hacia Jerusalén (en este caso, debería estar hacia el noreste, aunque se encuentra hacia el noroeste).

Posteriormente el franciscano fray Vicente Muñoz diseñó y dirigió la construcción de la magnífica gran cúpula con cimborrio.

Desde el año 2007, la Catedral de Córdoba fue restaurada y pintada a nuevo en sus cuatro fachadas.

El domo o gran cúpula se ubica en la intersección de la nave central con el crucero.

Lo primero que llama la atención son las proporciones de su cimborrio y su elaborada decoración.

En el cimborrio, desde abajo y hacia arriba se perciben, del lado exterior, pares de columnas que rematan en una cornisa, desde la misma trepan, por la curva del domo, grandes aletas con aspecto de ménsulas invertidas las cuales se ven coronadas por pináculos piramidales.

Este templo eclesiástico es la construcción colonial importante actualmente íntegra y funcional más antigua de Argentina.

[cita requerida] En cambio, un grave problema es la modificación "moderna" del entorno edilicio y la contaminación visual.

En efecto, aunque esta iglesia es de grandes proporciones, durante la segunda mitad del siglo XX e inicios del siglo XXI, faltando o incumpliéndose un plan urbanístico, se han ido construyendo en sus cercanías edificios de varios pisos que amenazan restarle efecto visual a la catedral en cuanto obra de arte.