La cattedrale in una cartolina del 1913

La cattedrale fu costruita su un edificio di culto preesistente. Fortemente voluta dal vescovo Bernard de Castanet, fu iniziata il 15 agosto 1282, quando si stava spegnendo l'eco delle lotte contro l'eresia albigese e delle dispute armate con i conti di Tolosa e la città di Albi, con il proprio circondario, era passata alla corona di Francia. Memore delle vicende belliche che avevano dilaniato quelle terre, Bernard de Castanet volle che la cattedrale avesse anche caratteristiche di fortezza. La struttura principale fu terminata già nel 1380, ma numerose altre opere connesse, interne ed esterne, furono eseguite successivamente. Nel 1410 fu aperta il Portale di Dominique de Florence e nel 1480 la cattedrale fu solennemente consacrata dal vescovo Luigi I d'Amboise (vescovo di Albi dal 1474 al 1503), che fece terminare fra il 1485 ed il 1492 l'ultima parte del campanile sul donjon, edificare il coro ed il Jubé (o Pontile-tramezzo),[1] e che commissionò anche il grande baldacchino esterno (Quest'ultimo e il Jubé costruiti in pietra bianca ed in stile gotico fiammeggiante), terminato nel 1536.

Nel 1500 fu terminato anche l'insieme di splendidi affreschi del Giudizio universale, sulla parte interna che chiude la navata unica, lato opposto al coro, e quindi volta ad occidente.

Fra il 1509 ed il 1512 vennero eseguiti da artisti carpigiani, Giovan Francesco Donelli e i suoi collaboratori Agazzani e Bissoli gli affreschi sulle vele della volta.

Nel 1736 fu anche terminata la installazione del grande organo, opera di Christophe Moucherel, posto sul lato interno occidentale della navata, al di sopra degli affreschi del Giudizio Universale.

Nel 1947 è stata insignita del titolo di Basilica minore.[2]