Para el arte de las colonias españolas de América, la construcción de las grandes catedrales significó la máxima altura a que podía llegar el esfuerzo arquitectónico de cada país, a, la vez que la expresión del criterio artístico más ortodoxo, más apegado a las formas europeas (Catedral Metropolitana, Arzobispado de México). Sin embargo, la primitiva catedral de México no fue edificio construido exprofeso para ese fin. Fue una iglesia levantada por Hernán Cortés en la Plaza Mayor de México, utilizando para sus cimientos y para las bases de sus pilares, monolitos del antiguo teocali indígena.

Desde 1527 se esperaban las bulas que darían lugar al obispado de México, por lo que el Cabildo de la ciudad señaló diez solares para erigir en ellos la catedral y sus dependencias. Martín de Sepúlveda dirigió la construcción del templo que se ubicaba entre la plaza Mayor y la Menor, o del Marqués, el cual se inauguró en 1532. Clemente VII creó el obispado el 2 de septiembre de 1530 y Paulo III lo convirtió en Arzobispado Metropolitano el 11 de febrero de 1546. Fray Juan de Zumárraga fue consagrado obispo en Valladolid y en 1534 llegó a México, en donde ya había estado desde fines de 1528 hasta los primeros meses de 1532. Fue entonces cuando la iglesia mayor se convirtió en catedral. La fachada principal de la que se conocería como la Catedral Vieja daba al Poniente y, a juzgar por el plano de Diego Díaz de Lisboa, tuvo puertas laterales, cubierta plana y una sencilla espadaña. Por ser sede del obispo y existir en ella el Deán y el Cabildo, necesitó un coro apropiado para el rezo de los canónigos, por lo que en 1534 se reunieron limosnas para construirlo, y en 1561 se elaboró una sencilla sillería con madera de cedro (Prieto 1988).

Seguramente tenía razón Cervantes de Salazar cuando, en 1554, calificó a la Catedral de la Ciudad de México como pobre, pequeña e indigna. Sin embargo, esto cambió a partir de 1584, cuando se iniciaron las mejoras del templo para celebrar el Tercer Concilio Mexicano, en 1585. Claudio de Arciniega, maestro mayor de la catedral, la amplió y varios canteros relabraron su portada. La reja de hierro que preservaba la entrada también se agrandó y sobredoró; asimismo, los ensambladores Adrián Suster y Juan Montaño labraron 48 asientos para la sillería de coro, situada a los pies de la iglesia, entre las columnas de la nave central. El carpintero de lo blanco Juan Salcedo de Espinosa le construyó una reja y labró otra para la capilla del Cristo; también realizó el alfarje, mismo que pintó Francisco de Zumaya y doró Andrés de Concha. Éste último también se ocupó de levantar un retablo que tenía seis lienzos de Simón Pereyns (1584-1585). El pintor Nicolás de Texada decoró los encerados de las ventanas. Con todo esto, evidentemente la catedral se transformó en una iglesia muy digna, en la que se exhibía otro importante retablo dedicado a San Cristóbal, con el óleo de Simón Pereyns que aún se conserva (Catedral Metropolitana, Arzobispado de México).

Claudio de Arciniega trazó el nuevo templo que se empezó a construir en 1562; labor que tuvo que suspenderse durante siete años debido a que los solares catedralicios habían sido ocupados; así como por las dificultades técnicas que se presentaron en 1570 por el subsuelo lodoso, situación que se solucionó al estacar el inmueble como se había hecho con la portada de la catedral vieja. La planta preveía cuatro torres en las esquinas, ábside semihexagonal cubierto de crucería, nave central, dos procesionales con sendas puertas cada una y otras dos de capillas; cúpula en el quinto de sus diez tramos, que es más amplio que los demás y a manera de crucero, con accesos en sus extremos y al centro de la fachada principal la Puerta del Perdón. Todo ello se aprobó en planta y en tres dimensiones en el modelo de Juan Miguel de Agüero. En 1573 se colocó la primera piedra. A la muerte de Arciniega, Diego de Aguilera tomó el compromiso de respetar la traza y todo lo aprobado. Le siguió Alonso Martínez López y una larga lista de maestros mayores. Dos capillas dieron lugar a la sala capitular y la sacristía, que contaban con cubiertas góticas. En una junta de arquitectos efectuada en 1616 se optó por cerrar las bóvedas con tezontle, en vez de cantería y decorarlas con labores de yesería de medio relieve, perfilada en oro. La obra se suspendió durante la gran inundación de 1629. Otro maestro mayor, Juan Gómez de Trasmonte, reparó una torre y comenzó la construcción de otra en 1645; también techó de madera la parte central y fue cerrando bóvedas (Prieto 1988).

En 1648 se estrenó la capilla de San Eligio, se hicieron altares y retablos y se empezó el coro. La catedral se dedicó en 1656 cuando Melchor Pérez de Soto era su maestro mayor (Catedral Metropolitana, Arzobispado de México). Tres años después se concluyeron sus grandes portones; el cimborrio, en 1664; la última bóveda en 1667, y el retablo mayor, obra de Antonio Maldonado, en 1673. En 1695, Juan de Rojas comenzó a elaborar la sillería de coro, de cedro, nogal y tapincerán, con 59 sitiales altos y 44 bajos. Entre 1718 y 1720, Jerónimo de Balbás elaboró el Altar del Perdón con pinturas de Juan Correa y la famosa Virgen del Perdón de Simón Pereyns, casi destruida en el incendio de 1967; asimismo, construyó parte de la sillería y el altar. En 1721 Pedro de Arrieta edificó la capilla de las Ánimas. El monumento cuenta con pinturas de varios artistas, entre los que destacan las obras de Cristóbal de Villalpando y Juan Correa que se encuentran en la Sacristía (Prieto 1988).

La reja del coro, diseñada por Nicolás Rodríguez Juárez antes de 1730, fue fabricada en Macao, China, por el artífice Quiauló, con una aleación de oro, plata y cobre, llamada tumbago. De 1730 a 1736 se mandaron fabricar los órganos a José Nasarre y en 1737 las tribunas que se encuentran alrededor. El Retablo de los Reyes entallado por Jerónimo de Balbás con grandes estípites, que harían escuela en la Nueva España, se estrenó en 1737, con pinturas de Nicolás Rodríguez Juárez; gustó tanto que también se encomendó a este autor la fabricación del altar mayor. Balbás lo construyó tan alto que en 1743 se le denominó ciprés. La crujía de bronce que va del coro al altar mayor, obra de José Lemos, se concluyó en 1745, y el facistol que se salvó del incendio del coro, data de 1770. José Damián Ortiz de Castro presentó un proyecto en 1787 para la fachada y las torres, que remató en forma de campana en 1791, con esculturas de José Zacarías Cora. Asimismo, los adornos de bronce sobredorados que decoraron las armas reales desde 1794 fueron creaciones de José Luis Rodríguez de Alconedo. El famoso escultor neoclásico Manuel Tolsá dio el toque final al templo, cuando realizó las esculturas de las virtudes teologales que rematan la fachada y la acertada modificación a la cúpula, que coronaba una esbelta linternilla (Prieto 1988).

Lorenzo Rodríguez fue el ganador del concurso convocado en 1744 para edificar la Iglesia Parroquial del Sagrario Metropolitano, cuya obra dirigió del 14 de febrero de 1749 al 8 de febrero de 1768, lo que representó un gran acierto de integración a lo ya construido, dada la magistral solución de su fachada de piedra volcánica, o tezontle, y cantera de Chiluca, con portadas de pétreos estípites y un nuevo elemento llamado interestípite. Su planta de cruz griega creó un acogedor espacio interior, en donde Isidoro Vicente de Balbás, hijo adoptivo de Jerónimo, entalló los retablos y el púlpito que más adelante se sustituyeron por otros neoclásicos (Catedral Metropolitana, Arzobispado de México).

En 1993 inició el proyecto de "Rehabilitación de la Catedral Metropolitana de la Ciudad de México" a cargo de la Secretaría de Desarrollo Social y encabezado por el arquitecto Sergio Zaldívar Guerra, Director General de Sitios y Monumentos del Patrimonio Nacional, de la misma secretaría, con la colaboración del Instituto de Ingeniería de la UNAM. La tarea más importante ha consistido en corregir una parte importante de los enormes hundimientos diferenciales que ha sufrido la Catedral desde los inicios de su construcción. Terminada la corrección se modificaron las características del subsuelo, en previsión de los hundimientos que se presenten. Durante las operaciones mencionadas se tomaron las medidas para evitar que los movimientos de la construcción produjeran daños en su estructura. Posteriormente, se realizaron diversas obras de refuerzo para mejorar la seguridad del templo ante futuros sismos y hundimientos (Meli y Sánchez 2001).