La catedral de Santa Maria va ser construïda entre el segle XII i XIV en el punt més alt de la ciutat, en un emplaçament ple d’història. Anteriorment hi havia hagut una mesquita del segle X, una basílica cristiana d’època visigòtica i, abans, un temple romà. I és que a Tarragona la catedral amaga en els seus fonaments un antic temple dedicat a August.

L'existència d’aquest edifici es coneixia per referències escrites i numismàtiques, tot i que no se’n citava la ubicació. El més lògic era que es trobés al fòrum de l’antiga Tàrraco, on segles més tard s’hi van alçar els temples cristians. L’any 2010, un equip d'arqueòlegs va excavar la nau central de la catedral i va posar al descobert les restes del temple romà.

La catedral, per la seva banda, és una obra de transició entre el romànic i el gòtic; el primer encara és vigent avançat el segle XII a molts indrets de la Catalunya Nova. A Tarragona conviu amb estils posteriors com el gòtic, l’art renaixentista i el barroc.

Destaquen les tres portes del temple, que corresponen a les seves tres naus: la principal és gòtica i les altres dues, romàniques. A l’alçar la vista, però, es pot comprovar que la catedral està inacabada, a causa dels estralls causats per la pesta negra.

El claustre gòtic, que porta al Museu Diocesà, brilla per una decoració escultòrica extensa. Els visitants més curiosos hi poden trobar una inscripció àrab amb data de l'any 960 de l'antiga mesquita i la representació de la llegenda popular de l'enterrament del gat per les rates.

A l’interior, el presbiteri i l’absis central tenen un element plenament romànic que pot passar desapercebut: el paviment. Està fet amb pedra i marbre, de colors blanc, negre, taronja i groc i amb dibuixos geomètrics entrellaçats.

El que no passa desapercebut és l’orgue, de grans dimensions. Va ser realitzat al segle XVI, tot i que al 1929 es van substituir el mecanisme i els tubs pels de l’òrgan romàntic del Palau Maricel de Sitges.

A les capelles, construïdes a partir del segle XIV, és on es manifesta més el canvi cap a l'estil gòtic i posteriors. La peça més destacada és el retaule major, d’alabastre policromat, on hi ha les escultures de Santa Tecla, Santa Maria i Sant Pau.