Se empezó a construir como mezquita en el año 784; hasta hace poco se creía que tras la apropiación por los conquistadores musulmanes de la basílica hispanorromana de San Vicente Márti​ y la reutilización de parte de los materiales, quedando reservada al culto musulmán, pero estudios arqueológicos más recientes disputan esta hipótesis.​ El edificio fue objeto de ampliaciones durante el Emirato de Córdoba y el Califato de Córdoba. Con 23 400 metros cuadrados, fue la segunda mezquita más grande del mundo en superficie, por detrás de la Mezquita de La Meca, siendo superada posteriormente por la Mezquita Azul (Estambul, 1588). El muro de la qibla no fue orientado hacia La Meca, sino 51º grados hacia el sur; esto era habitual en las mezquitas de al-Ándalus. 

En 1238, tras la Reconquista cristiana de la ciudad, se llevó a cabo su consagración como catedral de la diócesis con la Ordenación episcopal de su primer obispo, Lope de Fitero.​ El edificio alberga el cabildo catedralicio de la Diócesis de Córdoba, y por su carácter de templo católico y sede episcopal, está reservado al culto católico. En 1523, bajo la dirección de los arquitectos Hernán Ruiz, el Viejo y su hijo, se construyó su basílica cruciforme renacentista de estilo plateresco. 

 Hoy todo el conjunto constituye el monumento más importante de Córdoba, y también de toda la arquitectura andalusí, junto con la Alhambra, así como el más emblemático del arte omeya hispanomusulmán. Declarada como Bien de interés cultural​ y Patrimonio Cultural de la Humanidad como parte del centro histórico de la ciudad,⁷ se incluyó por el público entre los 12 Tesoros de España en 2007​ y fue premiada como el mejor sitio de interés turístico de Europa y sexto del mundo según un concurso de TripAdvisor.​
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Uno de los primeros maestros de obras fue el maestre Carlín (Charles Galter), procedente de Normandía (Francia), que había trabajado previamente en otras grandes catedrales góticas europeas y llegó a España según se cree huyendo de la guerra de los Cien Años. El 10 de octubre de 1506 se procedió a la colocación de la piedra postrera en la parte más alta del cimborio, con lo que simbólicamente la catedral quedó finalizada, aunque en realidad siguieron efectuándose trabajos de forma ininterrumpida a lo largo de los siglos, tanto para la decoración interior, como para añadir nuevas dependencias o consolidar y restaurar los desperfectos ocasionados por el paso del tiempo, o circunstancias extraordinarias, entre las que cabe destacar el terremoto de Lisboa de 1755 que produjo únicamente daños menores a pesar de su intensidad.⁸​ En estas obras intervinieron los arquitectos Diego de Riaño, Martín de Gainza y Asensio de Maeda. También en esta etapa Hernán Ruiz edificó el último cuerpo de la Giralda. La catedral y sus dependencias quedaron terminadas en 1593.​ 

El Cabildo Metropolitano mantiene la liturgia diaria y la celebración de las festividades del Corpus, la Inmaculada y la Virgen de los Reyes. Este último día, 15 de agosto, es también la fiesta titular del templo, Santa María de la Asunción o de la Sede, y se celebra con solemne procesión de tercia y pontifical. 

El templo acoge los restos mortales de Cristóbal Colón y de varios reyes de Castilla: Pedro I el Cruel, Fernando III el Santo y el hijo de este, Alfonso X el Sabio.
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Fue declarada Bien de Interés Cultural en 1896,²​ y la ciudad vieja de Santiago de Compostela, que se concentra en torno a la catedral, fue declarada bien cultural Patrimonio de la Humanidad por la Unesco en 1985.

En 2015, en la aprobación por la Unesco de la ampliación del Camino de Santiago en España a «Caminos de Santiago de Compostela: Camino francés y Caminos del Norte de España», fue incluido como uno de los bienes individuales.
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Su construcción comenzó en 1221, siguiendo patrones góticos franceses. Tuvo importantísimas modificaciones en los siglos xv y xvi: las agujas de la fachada principal, la capilla del Condestable y el cimborrio del crucero, elementos del gótico flamígero que dotan al templo de su perfil inconfundible. Las últimas obras de importancia (la sacristía o la capilla de santa Tecla) pertenecen ya al siglo xviii, siglo en el que también se modificaron las portadas góticas de la fachada principal. La construcción y remodelaciones posteriores se hicieron con piedra caliza extraída de las canteras de la cercana localidad de Hontoria de la Cantera. 

Los elementos decorativos y el mobiliario litúrgico del interior pertenecen a variados estilos artísticos, desde el propio Gótico, el Renacimiento o el Barroco. 

En la catedral se conservan obras de artistas extraordinarios, como los arquitectos y escultores de la familia Colonia (Juan, Simón y Francisco); el arquitecto Juan de Vallejo, los escultores Gil de Siloé, Felipe Vigarny, Rodrigo de la Haya, Martín de la Haya, Juan de Ancheta y Juan Pascual de Mena, el escultor y arquitecto Diego de Siloé, el rejero Cristóbal de Andino, el vidriero Arnao de Flandes o los pintores Alonso de Sedano, Mateo Cerezo, Sebastiano del Piombo o Juan Ricci, entre otros muchos. 

El diseño de la fachada principal se relaciona con el gótico clásico francés de las grandes catedrales (París o Reims). Consta de tres cuerpos rematados por dos torres laterales de planta cuadrada. Las agujas caladas de influencia germánica se añadieron en el siglo xv y son obra de Juan de Colonia. En el exterior son sobresalientes también las portadas del Sarmental y la Coronería, góticas del siglo xiii, y la portada de la Pellejería, con influencias renacentistas-platerescas del siglo xvi. El alzado interior del templo toma como referencia a la Catedral de Bourges. 

Numerosos son los tesoros arquitectónicos, escultóricos y pictóricos de su interior. Entre ellos destacan: 

Se la conoce popularmente como Dives Toletana (con el sentido de la rica toledana). Es sede de la Archidiócesis de Toledo.
Durante muchos años, la tradición popular no escrita ha venido contando que hubo en este mismo lugar donde se encuentra la actual catedral un primer templo de la época del primer obispo Eugenio. Este templo fue consagrado por segunda vez el año 587, después de haber sufrido algunas alteraciones, como lo atestigua la inscripción aparecida en el siglo XVI que se conserva en el claustro y dice: 

La ciudad había sido sede obispal de la Hispania visigoda. Los numerosos Concilios de Toledo atestiguan su importante pasado eclesiástico.​ También la abjuración del arrianismo por parte de Recaredo había tenido en ella su lugar y tiempo. La invasión musulmana no eliminó de inmediato la impronta cristiana y el obispado se trasladó y quedó establecido en la iglesia de Santa María de Alfizén.

Se cree que el edificio obispal visigodo fue transformado nuevamente para convertirse en la mezquita mayor de la ciudad de Toledo. Algunos investigadores apuntan que la sala de oración de la mezquita se corresponde con el cuerpo de las cinco naves de la actual catedral: el sahn (o patio) coincidiría con una parte del actual claustro y de la capilla de San Pedro y el alminar con la torre de campanas. Entre los datos arqueológicos actuales es posible observar algunos vestigios de la construcción musulmana: una columna islámica empotrada dentro de la capilla de Santa Lucía; los fustes marmóreos que guarnecen el exterior del coro son un aprovechamiento de una antigua construcción musulmana; los arcos entrecruzados de estilo califal en el triforio de la capilla mayor y en el de la girola, coinciden con la tradición constructora musulmana de Córdoba, si bien evidentemente su estructura es de traza cristiana.
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Según la tradición, se trata del primer templo mariano de la Cristiandad, puesto que en él se conserva y venera el pilar —en realidad, una columna de jaspe— que, según la tradición, fue puesto por la Virgen María quien, viviendo aún en Jerusalén, se habría aparecido en carne mortal al apóstol Santiago el día 2 de enero del año 40. Documentalmente no hay pruebas de lo consignado en la tradición, cuyos pormenores datan de 1297 —en una bula del papa Bonifacio VIII— y 1299 —una declaración de los Jurados de Zaragoza—, donde por primera vez se atestigua la advocación de «Santa María del Pilar», tras emprender en 1293 el obispo Hugo de Mataplana una rehabilitación del edificio que amenazaba ruina, gracias a las donaciones propiciadas por la mencionada bula papal.¹ 

La historia documentada del templo se remonta al siglo IX, cuando según la Historia del traslado de San Vicente de Aimoino, se atestigua la existencia de una iglesia mozárabe en Saraqusta dedicada a Santa María, en el mismo lugar en el que actualmente se encuentra la basílica barroca. En torno a este templo se articulaba una de las comunidades de cristianos de la ciudad.

Arquitectónicamente, la basílica se articula en tres naves, de igual altura, cubiertas con bóvedas de cañón, en las que se intercalan cúpulas y bóvedas de plato, que descansan sobre robustos pilares. El exterior es de ladrillo, siguiendo la tradición de construcción en ladrillo aragonesa, y el interior revocado en estuco. La nave central se halla dividida por la presencia del altar mayor bajo la cúpula central, con el gran retablo mayor de la Asunción, perteneciente a la iglesia anterior, realizado por el escultor Damián Forment en el siglo XVI. Bajo las otras dos cúpulas elípticas de la nave central, se dispuso la Santa Capilla de la Virgen del Pilar, y el coro y órgano, que también procedían de la iglesia gótica predecesora. Actualmente se encuentran desplazados al tramo de los pies del templo, para dotar de mayor espacio a los fieles que ocupan la nave desde el altar mayor. 

El Pilar ostenta el rango de catedral o seo desde la Bula de Unión de 1676, compartiendo desde entonces la sede del arzobispo de Zaragoza con la vecina Seo del Salvador. En 1948, el papa Pío XII le concedió el título de Basílica menor. 

La basílica del Pilar, junto con los santuarios de Torreciudad, Montserrat, Meritxell y Lourdes conforman la Ruta mariana, itinerario guiado por la espiritualidad y devoción mariana, poseedor de una gran riqueza patrimonial, gastronómica y natural. Es además desde 2007, uno de los 12 Tesoros de España.
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Pórtico de la cripta

El aspecto exterior del templo es el de un recinto amurallado fortificado de piedra de Montjuïc presidido por un monumental templo neogótico con una doble escalinata. El conjunto está formado por una cripta inferior y la iglesia superior, con planta central con cúpula sobre ocho columnas.​ El estilo del conjunto se basa en una línea románica combinada con el templo de verticalidad gótica, cubierto con una cúpula ochavada coronada con la imagen del Sagrado Corazón, obra inicial de Frederic Marès destruida en 1936 y sustituida por otra de Josep Miret, de 1950.¹⁰​ Adosado al templo permanece la ermita construida en 1886, una construcción neogótica de planta cuadrada de 2 metros por cada uno de sus lados y ocho metros de altura. En su interior tiene un altar con una imagen del Sagrado Corazón de Jesús.​ 

Interior de la cripta

La cripta se construyó entre 1903 y 1911 —fue inaugurada el 18 de junio de 1911— en un estilo general neobizantino, aunque también combina elementos neogóticos y clasicistas, y una decoración cercana al modernismo. La fachada presenta un tímpano ricamente ornamentado, con esculturas de Eusebi Arnau que representan la Virgen de la Merced, San Jorge y Santiago, patronos de Barcelona, Cataluña y España, respectivamente. Está formada por tres arcos de medio punto sobre columnas, insertados dentro de un gran arco, también de medio punto, decorado inicialmente con un mosaico de la Santísima Trinidad obra de Daniel Zuloaga, que fue destruido en 1936; en 1955 se hizo una nueva decoración a cargo de los Talleres Bru de Barcelona, que muestra una alegoría de la devoción de España al Sagrado Corazón, representada por sus santos patronos.¹⁶​ 

El espacio de la cripta está formado por cinco naves separadas por columnas, la central más ancha, con sus correspondientes ábsides semicirculares. Los muros y las bóvedas están revestidos de alabastro o con decoración de mosaico, con escenas relativas a las advocaciones de los altares (Virgen María Auxiliadora, san Antonio de Padua, Jesús Sacramentado, san José y la Virgen de Montserrat) y a la propia historia de la basílica (la Solemne entrega de los terrenos a Don Bosco en 1886 en la basílica de la Merced, la Romería del Ramo y los Ángeles ofreciendo el templo a Dios en señal de sumisión y ofrenda).
Iglesia

Interior del templo

El templo superior se construyó entre 1915 y 1951, y fue bendecido por el obispo Gregorio Modrego en el XXXV Congreso Eucarístico Internacional celebrado en Barcelona en 1952. Más tarde se hicieron las torres y finalizaron oficialmente las obras en 1961. El edificio fue construido con piedra gris azulada de Gerona; es de planta cuadrada, de la cual surgen tres ábsides, y presenta una gran torre central y cuatro más bajas, delimitando los cuatro vértices del cuadrado, en los que se colocaron las esculturas de los Doce Apóstoles, de Josep Miret. La fachada principal tiene tres cuerpos, el central más ancho, presidido por la figura del Arcángel Miguel en el arco de la entrada principal y la de san Juan Bosco en el frontón superior.²¹​ Sobre la puerta izquierda se halla la estatua de santa Teresa de Jesús y, sobre la derecha, la de santa Margarita María Alacoque. Sobre la puerta se abre una galería de arcos ojivales con tracería. 

El interior está dividido en tres naves con ábsides semicirculares, con vidrieras y cuatro rosetones en las fachadas. En el altar mayor destaca el gran crucifijo obra de Joan Puigdollers. Las vidrieras del presbiterio están dedicadas a Pío X, san Juan Evangelista, santa Margarita María Alacoque, san Pablo y san Juan Bosco. El altar izquierdo tiene cinco vidrieras dedicadas a distintas advocaciones marianas: la Virgen de Antipolo (Filipinas), la Virgen de Luján (Argentina), la Asunción de María, la Virgen de Guadalupe (México) y la Virgen de la Caridad del Cobre (Cuba). El altar derecho está presidido por el Jesús resucitado, obra de Joan Puigdollers, y dedica sus vidrieras a advocaciones marianas españolas: la Virgen de la Almudena (Madrid), la Virgen de Nuria (Cataluña), Nuestra Señora de la Esperanza Macarena (Sevilla) , la Virgen de los Desamparados (Valencia) y la Virgen de Begoña (País Vasco).
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