En 1340, Casimiro III de Polonia destruyó la iglesia de madera original y la fortaleza en la que se encontraba, y la Iglesia ortodoxa construyó una basílica bizantina a cuatro columnas.

Durante la Segunda Guerra Mundial, las autoridades soviéticas persiguieron a la Iglesia greco católica ucraniana y aprisionaron en 1945 al recientemente ordenado como arzobispo Jósyf Slipyj, así como al resto de la jerarquía católica.

La Iglesia greco-católica ucraniana reapareció en 1989 cuando fue reconocida por la perestroika,[7]​ y empezó a reclamar parroquias cedidas 45 años atrás.

La que es considerada como la reliquia más preciosa de la catedral es la iconografía de la Virgen María, que data del siglo XVII y fue llevada a Leópolis desde Terebovlia (Ternópil) en 1674 por el obispo Joseph Shumlianskyi.

Asimismo, en las tumbas de la catedral están enterrados importantes miembros de la Iglesia greco católica ucraniana, entre los que se incluyen el cardenal Sylvester Sembratovych, el obispo Andréi Sheptytsky, el arzobispo Jósyf Slipyj, el obispo Volodýmyr Sterniuk, y el cardenal Myroslav Iván Lubachivsky.