El primer edificio fue construido entre los siglos VI y VII en estilo bizantino. Entre los siglos XII y XIV fue reconstruida en estilo románico. Según una leyenda, dicha edificación fue posible gracias a una donación del rey Ricardo Corazón de León, tras ser salvado de un naufragio en la isla de Lokrum, frente a Dubrovnik, en 1192 tras su regreso de la Tercera cruzada.[1]​

Las edificaciones bizantinas y románicas fueron destruidas durante un terremoto en 1667,[2]​ por lo que el Senado de Dubrovnik contrató al arquitecto italiano Andrea Buffalini de Urbino para construir un nuevo templo al estilo barroco de una nave y una gran cúpula, cuyas obras comenzaron en 1673. Otros arquitectos italianos, que trabajaron con canteros locales y extranjeros, concluyeron la catedral durante las siguientes tres décadas: Francesco Cortese (1669-70), Paolo Andreotti de Génova (1671-74), Pier Antonio Bazzi de Génova (1677-78) y el fraile Tommaso Napoli de Palermo (1689-1700). Este último arquitecto, Napoli, introdujo grandes cambios al proyecto original, incluyendo el uso de una bóveda de arista y la apertura de grandes ventanales en el nivel superior. Estas modificaciones dieron más luminosidad al interior.[3]​ Finalmente, las obras finalizaron con el arquitecto local Ilija Katičić en 1713.[1]​ El estilo de la catedral coincide con la arquitectura barroca de Roma representada en Bernini, Carlo Fontana y sus contemporáneos del siglo XVII.[3]​

El edificio fue dañado durante el terremoto de Montenegro de 1979, teniendo que restaurarse durante años.[1]​ Asimismo, el templo católico sufrió algunos daños durante el Asedio de Dubrovnik en 1991, aunque se devolvió su esplendor del mismo modo.[4]​