Iki 1906 metų Kaišiadorių gyvenvietė priklausė Žiežmarių parapijai ir savo bažnyčios neturėjo. 1907 metais Kaišiadoryse įrengta medinė koplyčia. Tų pačių metų vasarą jau prabilta apie naują mūrinę bažnyčią, o 1908 metais imtasi rengtis statybos darbams, tačiau galutinai apsispręsta, kokią bažnyčią statyti, tik 1909 metų rudenį – nuspręsta statyti neogotikinio stiliaus molinių plytų pastatą; po metų buvo patvirtintas bažnyčios statybos darbų planas. Taip pajudėjo dabartinės Kaišiadorių bažnyčios, vėliau tapusios Katedra, statybos darbai. Pirmasis pasaulinis karas sutrukdė bažnyčios statybos darbus.

1924 m. Trakų – Kaišiadorių apskrities inžinierius Aleksandravičius atnaujino ir papildė bažnyčios projektą, kurio tikrasis autorius nežinomas iki šiolei. Tačiau ir šie pakeitimai nebuvo paskutiniai, nes dar nebuvo numatytos šoninės koplyčios, kurios pristatytos bažnyčią pertvarkius į katedrą. 1932 metų pavasarį skulptorius Jakševičius baigė vidaus įrengimo darbus – centrinį altorių, sakyklą, vyskupo sostą; 1932-ieji ir laikomi šios bažnyčios – katedros statybos darbų užbaigimo metais. Vėliau buvo tvarkoma aplinka. 1936 m. gegužės 10 d. Kaišiadorių katedrą iškilmingai konsekravo pirmasis Kaišiadorių vyskupas Juozapas KUKTA, suteikdamas Kristaus Atsimainymo titulą. Šia proga popiežius Pijus XI atsiuntė dovaną – monstranciją Eucharistijai, kuri iki šiol yra naudojama katedroje. Paminėtina ir tai, jog 1920 m. kovo 18 d. vykdamas iš Vilniaus į Kauną Kaišiadoryse lankėsi Šventojo Tėvo pasiuntinys arkivyskupas Achilles Ratti, vėliau išrinktas popiežiumi [Pijus XI], apžiūrėjo laikinąją ir naujai statomą bažnyčias; šis popiežius 1926 metais, savo bule Lituanorum gente įsteigė Kaišiadorių vyskupiją ir kanauninką Juozapą Kuktą paskyrė jos vyskupu.

Sovietų valdžios metais katedra apmirė. Valdžia neleido eiti pareigų Teofiliui MATULIONIUI, antrajam Kaišiadorių vyskupui ir tikrajam šios bažnyčios – katedros šeimininkui; 1963 metais buvo įsakyta išgriauti katedros šventoriaus tvorą ir vartus, neva nederančius prie naujos tarybinės architektūros; katedroje buvo draudžiama rengti iškilmingas pamaldas, šventinti kunigus.

1987 metais, Lietuvos antrosios nepriklausomybės išvakarėse, popiežius Jonas Paulius II paskyrė Šventosios Romos Bažnyčios kardinolu tuometinį šios vyskupijos administratorių vyskupą Vincentą SLADKEVIČIŲ, drauge išaukštindamas Lietuvos Bažnyčią, šią vyskupiją, jos ganytoją bei katedrą – vyskupo bažnyčią. Šią bažnyčią – katedrą, o ir visą vyskupiją bei mūsų kraštą taip pat išgarsino arkivyskupo Teofiliaus Matulionio asmenybė: jo šventas gyvenimas ir gerojo ganytojo pavyzdys. 1990 metais popiežius Jonas Paulius II šiam didžiam ganytojui bei kentėtojui už Bažnyčią ir jos vaikus suteikė Dievo tarno titulą bei nurodė, jog šios vyskupijos tikintieji gali jam melsti Bažnyčios kankinio garbės, o sau, per jo užtarimą, išmelsti Viešpaties malonių; siekiant arkivyskupą Teofilių Matulionį pripažinti kankiniu, dabartinio Kaišiadorių vyskupo Juozapo Matulaičio sprendimu 1990 metais pradėta jo kanonizacijos byla; 1999 metais prie katedros buvo įrengta Teofiliaus Matulionio aikštė ir pastatytas paminklas jo garbei ir atminimui; kiekvienais metais rugpjūčio 20-ąją Kaišiadorių katedroje, kur ilsisi šio Dievo tarno palaikai, rengiamos arkivyskupo Teofiliaus minėjimo pamaldos.

1989 metais, kardinolą Vincentą Sladkevičių paskyrus Kauno arkivyskupu ir metropolitu, popiežius Jonas Paulius II trečiuoju Kaišiadorių vyskupu paskyrė Juozapą Matulaitį. Lietuvos antrosios nepriklausomybės laikotarpiu, vyskupijai vadovaujant vyskupui Juozapui Matulaičiui, atgimė ir katedros gyvenimas.