Secondo la leggenda, il corpo dell'apostolo Giacomo il Maggiore fu rinvenuto nel IX secolo nell'area dove sorge la cattedrale. Una prima chiesa intitolata a San Giacomo venne qui costruita all'inizio del IX secolo, per volere di Alfonso II delle Asturie. Successivamente, nell'899, sotto re Alfonso III, la prima chiesa fu rimpiazzata da un'altra più grande, in stile protoromanico.

Nel 997, durante il saccheggio della città di Santiago de Compostela da parte dei berberi comandati da Almanzor, la chiesa protoromanica venne incendiata e le sue porte e campane fatte trasportare, dagli schiavi cristiani, alla grande moschea di Cordoba.

Nel 1095 il papa Urbano II decretò il trasferimento della sede vescovile di Iria Flavia, l'attuale Padrón, a Santiago de Compostela.

L'inizio dei lavori dell'attuale cattedrale risale al 1075. Il tempio, in stile romanico, venne completato nel XIII secolo e consacrato nel 1211, alla presenza del re Alfonso IX di León.

Si tratta di uno degli edifici che meglio rappresenta il tipo di chiesa romanica che scandisce il cammino di Santiago di Compostela tra Francia e Spagna (Sainte-Foy di Conques, Saint-Martial de Limoges, San Martino di Tours e Saint-Sernin a Tolosa), caratterizzato dall'abside con cappelle radiali e deambulatorio. Subì modifiche tra XVI e XVIII secolo.