Am westlichen Fuße des Burgberges, an dem alten Flußbett der Vilnia, an einem Landvorsprung stand Mitte des XII. Jahrhunderts einmal ein heidnisches Heiligtum. Es wird vermutet, daß die erste Kathedrale, die Mindaugas-Kathedrale, über dieses Heiligtum gebaut und diese nach dem Tod des Königs Mindaugas im Jahr 1263 wieder in ein heidnisches Heiligtum umgewandelt wurde. Später wurde das quadratische Gebäude abgerissen und auf dessen altem Fundament 1,4m dicke Mauern gesetzt. Der Fußboden wurde um 60 cm erhöht.

Nach der Einführung des Christentums in Litauen im Jahr 1387 wurde das neue gotische Gebäude vom großen litauischen Fürsten Jogaila gebaut. Die Kathedrale wurde zu Ehren der heiligen Dreifaltigkeit, der heiligen Maria, den heiligen Stanislaus und den heiligen Vladislaus geweiht. Die Jogaila-Kirche, ein Bauwerk von 22,6 mal 22,6 Meter mit massigen Stützmauern an den Ecken, und einem engen Presbyterium, an einer Seite mit einem hölzernen Anbau, ist im Jahr 1419 abgebrannt. Kurz darauf hat der große litauische Fürst Vytautas auf dem erweiterten Fundament diesmal eine große steinerne Kirche errichtet. Später wurden an diese Kirche Kapellen angebaut. Die Kapellen wurden von den adligen V. Montvydas, M. Goštautas, M. Kęsgaila, K. Jogailaitis und anderen gebaut. Nach guten hundert Jahren benötigte die Kathedrale eine große Restaurierung. Deswegen wurde ein Umbau der Kathedrale beschlossen. Die Umbauarbeiten begannen 1522 unter der Leitung des Architekten Annus. Jedoch hat vor Vollendung des Gebäudes im Jahr 1530 ein Brand die Kathedrale wieder vernichtet. Im Jahr 1534 begann der Wiederaufbau nach dem Bauplan und unter Leitung des römischen Architekten Bernardo Zanobi. Im Jahr 1539 brannte die nicht vollständig rekonstruierte Kathedrale wieder ab. Nach diesem Brand wurde die Renovierung der Kathedrale dem Architekten Giovanni Cini aus Siena anvertraut. Schon im Jahr 1545 hat er das neue Gewölbe gebaut. Die Kathedrale wurde in den Renaissancestil umgebaut. Vollkommen beendet wurde sie 1557. Das Fundament war wie auch bei der gotischen Kirche nicht stabil genug, deswegen mußte im Jahr 1596 die Mauer der Fassade erneuert werden. Ein drittes mal wurde die Kathedrale nach einem großen Brand im Jahr 1610 umgebaut. Die Umbauarbeiten dauerten länger als 20 Jahre. Gleichzeitig entstand die Kapelle des Heiligen Kazimieras. In dieser Zeit wurden hier die Gebeine des im Jahr 1603 heilig erklärten heiligen Kazimieras bestattet. Im Jahr 1639 brannte die Kathedrale schon wieder, wurde aber rasch wieder aufgebaut. Als die Russen die Stadt 1655 eroberten und hier bis 1660 herrschten, wurden die Stadt und die Burgen zerstört, die Kirchen ausgeplündert und die Reliquien des Heiligen Kazimieras weggeführt. In dem unterirdischen Gewölbe der Kathedrale wurden die Gebeine von Elzbieta und Barbora, Frauen von zwei Fürsten des großen litauischen Fürstentums Aleksandras und Zigmantas Augustas eingemauert.

Man vermutet, daß in dieser Zeit der Sarg von Vytautas dem Grossen ausgeplündert wurde und seine Gebeine vernichtet wurden. Nach Ende des Krieges in 1666 begannen die Aufbauarbeiten, geleitet von dem Architekten Giovanni Salvatori. Die wiederaufgebaute Kirche erstand jetzt im Barock Stil. Nach dem Projekt von Glaubicas 1752-1754 wurde die Kathedrale und deren Glockenturm rekonstruiert. Die Türme, der an den Ecken der Kathedrale befindlichen Kapellen, wurden in der Höhe immer schmaler und bekamen an der Spitze von einen offenen Spitzturm. Dies war das Erscheinungsbild der Kathedrale bis 1769, als der südlicher Turm ein einstürzte.

Im Jahr 1777, dank der Bemühungen des Bischofs von Vilnius Ignas Masalskis, begannen die Aufbauarbeiten der Kathedrale nach dem von Laurynas Gucevičius vorbereitetem Entwurf. Die Bauarbeiten erstreckte sich von 1782 bis 1792. Die Kathedrale wurde vom Barock in den klassischen Stil umgebaut. Gucevičius vergrößerte die Kathedrale in der Länge und Breite, ließ aber das alte Fundament und die Mauer unberührt. Er hat auch die Höhe und die Struktur der Halle im Innern bewahrt. Er benutzte die ursprüngliche Kapelle des heiligen Kazimieras als Basis der Rekonstruktion und hat hier nichts geändert. Auf der östlichen Seite baute er eine identische Sakristei mit einer Kuppel an und auf der westlichen Seite baute er eine noch größere ovale Kapelle ohne Kuppel, vorne an der Fassade wurde eine Säulenhalle angebaut. Auf diese Weise hat Gucevičius an der Außenseite ein vollkommen neues symmetrisches und harmonisches klassisches Gebäude geschaffen aber er zerstörte die authentische historische Mauern nicht. Nach dem Tod des Architekten 1798, führte seine Arbeit der Professor der Vilniusser Universität M. Šulcas fort. Den ursprünglichen Bauplan geringfügig ändernd, vollendete er den Bau der Kathedrale in das jetzige Erscheinungsbild. Im Jahr 1801 weihte der Bischof Kosakovskis die Kathedrale. Im Jahr 1921 hat der Papst Benedikt der Kathedrale den Ehrentitel Basilika verliehen.

Das Dach der Kathedrale war mit dickem Kupferblech bedeckt aber im Jahr 1917 rissen die Deutschen es herunter und bedeckten es mit Dachpappe (später mit Zinkblech). An den Seiten der Kirche befinden sich Galerien mit sechs dorischen Säulen. In den Nischen stehen Skulpturen: auf der südlichen Seite Skulpturen der Fürsten des großen litauischen Fürstentums, auf der nördlicher Seite Skulpturen von 5 heiligen Jesuiten die im Jahr 1832 aus den Altären der Kirche des Heiligen Kazimieras hierher gebracht worden waren. Auf der Außenmauer der Kapelle des Heiligen Kazimieras befindet sich eine marmorne Tafel mit einer lateinischen Inschrift und mit dem ehemaligen Staatswappen geschmückt. Die Säulenhalle ist dorisch, über der Säulenhalle befindet sich eine Komposition von Figuren des italienischen Bildhauers Righi mit dem Thema: Der aus der Arche steigende Noah bringt zu Ehren der Rettung Opfer dar. An beiden Seiten der Fassade der Kathedrale stehen große Skulpturen von Abraham und Moses, an beiden Seiten der Tür etwas kleinere Figuren von vier Evangelisten: Markus mit dem Engel, Matteus mit dem Löwen, Lukas mit dem Ochsen und Jonas mit dem Adler. Höher, über der Tür befinden sich fünf Basreliefs aus dem Leben der Apostel. Über dem Türornament befinden sich monumentale Skulpturen: die in der Mitte stellt die heilige Maria mit dem großen vergoldetem Kreuz dar, die auf der linker Seite den heiligen Stanislavas und die auf der rechter Seite den heiligen Kazimieras. Die Skulpturen schufen 1790 bis 1793 die litauischen Bildhauer Karolis und Kazimieras Jelskiai nach Zeichnungen von P. Smuglevi č ius und mit den von L. Gucevičius vorgeschriebenen Maßen. Die Überschwemmung der Neris von 1931 überflutete den Platz der Kathedrale und ihre Keller. Hiernach mußte das Gebäude vollständig renoviert werden. Nach dem Zweiten Weltkrieg 1949 wurde die Kathedrale geschlossen. Die Skulpturen, die das Gebäude schmückten, wurden 1950 mit Zustimmung der leitenden Architekten der Stadt heruntergenommen und vernichtet. Zusätzlich wurde die Kathedrale beraubt. Über 4000 Bücher wurden dem Haus des Buches übergegeben. Die Gebeine des Heiligen Kazimieras wurden in die Kirche des heiligen Pertras und Povilas überführt. Die Kathedrale wurde dem Kunstmuseum übertragen. Unter der Aufsicht des Kunstmuseums wurde das Gebäude kosmetisch renoviert, eine Heizung angelegt und es wurden neuen Leuchter aufgehängt, weil die alten verschwunden waren. 1956 wurde in dem Gebäude eine Gemäldegalerie eingerichtet.

Die beschädigte Orgel wurde 1956 von der Potsdamer Firma H. Šube (Shube) restauriert. 1980 wurde das Dach der Kathedrale wieder mit Kupferblech bedeckt und die Skulpturen an der Fassade des Gebäudes restauriert und gefärbt. 1981 wurde auch das Interieur der Kathedrale restauriert. Die Gemälde wurden zurück gegeben.

An einer Säule wurden archäologische Grabungen, die interessante historische Funde zu Tage gebracht haben, verrichtet. Das Kunstmuseum hat die restlichen unvernichteten liturgischen Gegenstände bewahrt. Dafür hat sich der Erzbischof J.Steponavičius bei der Leitung des Museums bedankt. Nach Rückgabe der Kathedrale an die Gläubigen wurde am 23 Oktober 1988 von dem Kardinal V. Sladkevičius wieder die erste heilige Messe gehalten. Die Kathedrale wurde am 5. Februar 1989 abermals geweiht und im März desselben Jahres wurden Gebeine des heiligen Kazimieras der Kathedrale zurückgegeben. 1990 wurde an einen Aufbau der Skulpturen gedacht. Die Gipsmodelle stellte der Bildhauer S. Kuzma wieder her. Alle drei Skulpturen wurden im Herbst 1996 auf das Dach der Kathedrale gesetzt.

Auf der linker Seite des Altars befindet sich die Gedenktafel von Vytautas dem Grossen. Darüber hängt das Portrait desselben großen Fürsten , das aus dem Augustiner Kloster zurückgebracht wurde.

Jetzt heißt die Kathedrale Archikathedrale Basilika des Heiligen Stanislovas und des Heiligen Vladislovas.

Vytautas Šiaudinis