Le désir de construire une grande cathédrale à Madrid remonte au XVIème siècle, au temps de Charles Quint. De nombreux projets ont par la suite été soumis en vue de faire de ce souhait une réalité. C'est finalement celui de l'architecte Francisco de Cubas, proposant un style gothique adapté à l'esthétique romantique de l'époque, qui a été retenu.
La première pierre est posée en 1883. Toutefois, la construction, au centre de bien des polémiques, n'avance pour ainsi dire guère, en raison, entre autres, du mélange de styles résultant des différentes modifications apportées au projet de l'architecte.
Le résultat final, fruit de long travaux de construction s'étant poursuivis par intermittence sur cent ans sous les ordres de six architectes différents, n'a en fait pas grand-chose à voir avec le projet initial du marquis de Cubas.
La construction de son cloître s'est achevée en 1955 et celle de sa façade cinq ans plus tard. Elle n'a toutefois été consacrée par le pape Jean-Paul II qu'en 1993.
