La cathédrale primitive
En 465, se réunit, à Vannes, un concile provincial de la Province de Tours et sous la présidence de l'Archevêque de Tours, St Perpétuus. St Patern fut, à cette occasion, élu évêque de Vannes. Cette assemblée se serait tenue dans une des églises de Vannes. Il s'agit de la première mention de la cathédrale. On ignore où elle se trouvait. Cet édifice était-il, à l'origine, un temple transformé ou a-t-il été bâti exclusivement par les chrétiens pour être une église et agrandi par la suite? Elle devait occuper le centre de la ville gallo-romaine mais nous ne pouvons pas situer le lieu exact de son emplacement. En annexe, il devait y avoir un bâtiment servant de logement à l'évêque et au clergé. Ce bâtiment servait à la fois d'évêché, de chapitre, de presbytère et de séminaire. Cette cathédrale fut incendiée, en 919, par les Normands.

La cathédrale romane
Judicaël, évêque de 991 à 1037, décide de la reconstruction de la Cathédrale. Mais en réalité, cette reconstruction ne commencera qu'au XIIIe siècle sous le pontificat de Guethenooc, sur un plan analogue à celle de l'Abbatiale de St Gildas de Rhuyz.
Cette cathédrale a subsistée jusqu'au XVe. A cette époque, elle était en ruine; il nous reste la tour romane, un chapiteau du chœur encastré dans le mur de la sacristie et les fondations d'une chapelle mises à jour lors de l'installation du chauffage.

La cathédrale actuelle
Devant l'état de ruine de l'édifice, Mgr de Pontsal en décide la reconstruction. Celle-ci va durer plusieurs siécles.
-* XVe siècle:
-** La Nef: 1454. 1476;
-** Le Grand-Portail-Ouest: 1485;
-* XVIe siècle:
-** les transepts: 1501-1520;
-** le cloitre:  1530;
-** la chapelle renaissance: 1537;
_ L'archidiacre Daniélo qui fit construire cette chapelle renaissance, avait envisagé un grandiose projet de Chœur avec huits chapelles absidiales; seule la chapelle axiale fut construite entre 1536 et 1546.
-* XVIIIe siècle:
-** l'actuelle voute: 1768-1770
-** le chœur: 1771-1777
-** le déamboulatoire.
-* XIXe siècle:
-** la façade ouest: 1867-1873;
-** la réfection des vitraux.