El extraño emplazamiento de la Catedral (extramuros) se debe a esta causa.

El templete primigenio se convirtió con el tiempo en una Catedral románica que dio paso a la actual a partir de 1443, cuyo proceso de construcción se prolongó durante dos siglos debido a las dificultades económicas y al interés en construir una catedral digna para tan importante diócesis.

Sin embargo el Concilio de Trento motivó que se tuviese que bajar el coro y reconstruir la cabecera, lo que obligó a reformar el crucero y a sustituir las capillas colaterales románicas, generándose así un enfrentamiento con los Condes de Aguilar, propietarios de la capilla colateral izquierda.

Finalmente la construcción de la catedral terminó en 1704 cuando se concluyó la fachada principal en estilo barroco clasicista.

En 1900 sufrió un incendio que afectó al altar mayor, destruyendo diversos ornamentos; las obras de rehabilitación se prolongaron hasta 1904.

[5]​ El edificio consta de tres naves, crucero, girola, dieciséis capillas, claustro y sacristía.

La fachada principal, también conocida como "Puerta del Moral",[6]​ es de estilo barroco, construida entre 1680 y 1704 por los hermanos Raón, Juan y Santiago[1]​ en sustitución de la anterior de estilo gótico y construida a finales del siglo XV o principios del siglo XVI.

[6]​ Con esta obra se introdujeron un gran número de novedades, que si bien era características del Barroco, no se habían visto antes en La Rioja, tales como: columnas exentas, capiteles tanto corintios como de estilo serliano y una gran abundancia de motivos vegetales tales como guirnaldas, frutas y flores.

[6]​ Tiene forma de retablo barroco con tres cuerpos y remate en frontón triangular.

Los cinco inferiores son medievales, los dos siguientes de sección decreciente son renacentistas y el último se edificó en el siglo XIX y es una torreta de ladrillo con cuatro pináculos en las esquinas, estando todas cubiertos con tejas industriales vidriadas.

Existen un total de seis campanas para toques litúrgicos, que se reubicaron para mejorar la sonoridad tras la restauración de la torre y las campanas llevada a cabo en 2006 y que comenzó en 2005.

La elaboración de estas urnas corrió a cargo del platero burgalés Francisco de Soria y otro platero sin identificar, que pudiera haber sido el calagurritano Pedro Vélez, y finalizó en 1513.

Las urnas están en su mayoría realizadas en plata repujada y cincelada que ha sido posteriormente dorada.

En la tapa se presenta el obispo yacente ataviado con las vestiduras propias de su cargo.

En sus manos sujeta un manípulo y un báculo cuya voluta, al igual que la cabeza del obispo se han perdido.

[12]​ Capilla del Niño Jesús (1735): con retablo barroco donado por el deán D. Pedro de Oñate.

Capilla del Espíritu Santo (s. XVII): Está dedicada al Pentecostés.

En cada una del resto de las divisiones aparecen tres apóstoles en distintas posturas contemplativas.

Todas las pechinas cuentan con ángeles desnudos con el brazo derecho levantado, realizados en tonos ocres, grises y azulados, inclusos en círculos de motivos vegetales.

El altar pesenta una escultura del Niño Jesús que porta la vara florecida, atributo identificativo de San José.

Las esculturas corrieron por cuenta de Juan Tornes, Miguel Bergua y Ramón Laplana.

[3]​ Capilla de Santa Ana: En ella fue enterrado el Obispo Juan Piñeiro Osorio en 1647.

Durante dicha restauración el frontal del altar de estilo rococó, que fue añadido en el siglo XVII, fue reubicado en una de las paredes para devolver a la capilla su apariencia original.

Su construcción, que duró varios años, comenzó en 1646 y corrió a manos del vecino de Logroño Cristóbal Vicente Zapata.

La primera en 1678 fue llevada a cabo por el fraile franciscano José de Echavarría.

Y por último en 1719 el organero Bartolomé Sánchez llevó a cabo un arreglo rehaciendo el secreto, una obra de gran envergadura, que alargó la vida del órgano hasta 1755.

[24]​ Fue el propio Juan Monturus el encargado del mantenimiento del órgano hasta 1837, cuando a raíz de la desamortización no se dispuso de fondos para seguir contanto con sus servicios.

[24]​ El órgano se sustituyó en gran parte por un armonio que fue obsequiado al cabildo por un donante.

En las grandes avenidas del Cidacos, probablemente se inundaría la catedral y esto, unido al nacimiento de la carretera o del puente, motivó que se hicieran unas defensas, elevándose las puertas.