La Catedral de Huesca se sitúa en la parte alta de la población, donde se han hallado vestigios desde época romana, pudiéndose haber ubicado en el lugar la parte más importante de la ciudad, o sea, el foro de la antigua Osca. En el solar que actualmente ocupa la Catedral se levantaba durante la dominación musulmana la mezquita mayor de Wasqa, nombre árabe con que era conocida la población. Aún se conserva en la zona de claustros un arco de herradura que, probablemente, formaba parte del alminar.
Tras la reconquista de Huesca en 1096 por Pedro I, la mezquita se consagra como templo cristiano, permaneciendo así durante dos siglos. Durante este período de tiempo que abarca los siglos XI y XII y principios del XIII se adosan algunas pequeñas construcciones, entre ellas una pequeña iglesia románica dedicada a “Santa María de los Gozos” y un pequeño claustro.
No es hasta 1273, siendo obispo Jaime Sarroca, sobrino del rey Jaime I el Conquistador, cuando se acometa la construcción de la nueva catedral, gracias al impulso de ambos. Derruida la fábrica musulmana, entre 1294 y 1308 se levantan los cinco ábsides de la cabecera, parte del transepto, las capillas entre los contrafuertes y la Sacristía vieja, todo ello en el estilo predominante en la época: el gótico. Entre 1327 y 1348 se abovedan las naves laterales con crucería simple y se cubre la nave central y el transepto con techumbre de madera. Entre la segunda mitad del siglo XIV y primera del XV se levanta la torre, a la vez que, por impulso del Papa Luna se inicia la construcción de un claustro gótico para sustituir al antiguo románico, no llegándose a realizar nada más que la crujía meridional (actual sala de Arte Medieval del Museo). A finales del siglo XV, el obispo Juan de Aragón y Navarra encarga a Juan de Olotzaga el recrecimiento de los muros del transepto, ábsides y nave central, cubriendo todo con bóvedas de crucería estrellada, finalizando las obras a comienzos del XVI, concretamente en 1511. Como nota anecdótica hay que decir que es el único templo en estilo gótico de Aragón en el que se pueden ver arbotantes en la parte superior de los laterales de la nave central, elemento tan característico de este estilo arquitectónico.