XIII a. viduryje Pilies kalno vakarinėj papėdėj, Vilnios senosios vagos apsuptame kyšulyje, stovėjo šventovė (spėjama, Mindaugo katedra). Manoma, kad po karaliaus Mindaugo mirties (1263 m.) pirmoji katedra galėjo būti paversta pagoniška šventykla. Vėliau kvadratinis pastatas buvo nugriautas ir ant jo pamatų pastatytos naujos gotikinės 1,4 m storio sienos, apie 60 cm paaukštintos grindys. Šį naują gotikinį pastatą, 1387 m. įvedus Lietuvoje krikščionybę, pastatė Lietuvos didysis kunigaikštis Jogaila. Katedra buvo pašventinta ir paskirta Švč. Trejybės, Šv. Marijos, Šv. Stanislovo ir Šv. Vladislovo garbei.

Jogailos bažnyčia - 22,6x22,6 m statinys su masyviais kontraforsais kampuose bei siaura presbiterija ir mediniu priestatu iš šono 1419 m. sudegė. Lietuvos Didysis Kunigaikštis Vytautas netrukus atstatė iš pamatų išplėstą, aukštą, jau mūrinę gotikinio stiliaus bažnyčią. Vėliau prie šios bažnyčios buvo pristatomos koplyčios, jas statė Lietuvos didikai V.Montvydas, M.Goštautas, M.Kęsgaila, K.Jogailaitis ir kiti. Daugiau kaip po 100 metų Katedrai prireikė didelio remonto, todėl sumanyta ją naujai perstatyti. 1522 m. architektui Annusui vadovaujant, buvo pradėti perstatymo darbai. Tačiau 1530 m. kilęs gaisras dar nebaigtą bažnyčią sunaikino. 1534 m. Katedros perstatymo darbai buvo vėl pradėti pagal Romos architekto Bernardo Zanobi parengtą planą, jam pačiam prižiūrint. 1539 m. nebaigta rekonstruoti Katedra vėl sudegė. Po šio gaisro ją restauruoti buvo patikėta architektui Giovanni Cini iš Sienos, kuris jau 1545 m. pastatė naujus skliautus. Katedra buvo pastatyta renesanso stiliumi ir baigta tik 1557 m. Pamatai, kaip ir gotiškosios, nebuvo reikiamai įgilinti, todėl jau 1596 m. frontono sieną reikėjo naujai perstatyti. Po 1610 m. didelio gaisro Katedrą reikėjo perstatyti trečią kartą. Perstatymo darbai truko daugiau kaip 20 metų. Kartu su Katedra buvo statoma ir Šv. Kazimiero koplyčia, kurioje 1636 m. buvo palaidoti Šv. Kazimiero, kanonizuoto 1603 m., palaikai. 1639 m. Katedra vėl degė, bet greit buvo atstatyta. 1655 m. Vilnių užėmė rusai ir čia šeimininkavo iki 1660 m. Miestas ir jo pilys buvo sunaikintos, o bažnyčios apiplėštos. Šv. Kazimiero relikvijos buvo išvežtos, o LDK Aleksandro ir Zigmanto Augusto žmonų Elžbietos ir Barboros palaikai užmūryti Katedros požemiuose.

Spėjama, kad tuo laiku buvo išplėštas Vytauto karstas, o palaikai sunaikinti. Karams pasibaigus, 1666 m. buvo pradėti atstatymo darbai, kuriems vadovavo architektas Giovanni Salvatoris. Buvo grąžinti Šv. Kazimiero palaikai. Atstatyta bažnyčia jau buvo baroko stiliaus. 1752-1754 m. pagal Glaubico projektus rekonstruota Katedra ir jos varpinė. Bokštai, pastatyti virš kampinių koplyčių, kildami į viršų vis siaurėjo ir trumpėjo, o viršūnėje tapo ažūriniais. Taip Katedra atrodė iki 1769 m., kol sugriuvo pietinis jos bokštas.

1777 m. Vilniaus vysk. Igno Masalskio pastangomis buvo pradėti Katedros atstatymo darbai pagal Lauryno Gucevičiaus parengtą planą. Darbai vyko 1782-1792 m. Katedra buvo rekonstruota iš barokinio į klasicistinį stilių. Gucevičius ją prailgino ir išplėtė, tačiau nelietė nei senų pamatų, nei sienų mūro, išsaugojo vidaus aukštį ir halinę struktūrą. Rekonstrukcijos išeities elementu jis paėmė Šv. Kazimiero koplyčią, nieko joje nekeisdamas; jos plano gabaritai panaudoti likusiuose trijuose pastato kampuose. Rytiniame gale jis pristatė identišką zakristiją su kupolu, o vakariniame dar didesnes ovalines koplyčias tik be kupolų, fasado priekyje - monumentalų portiką. Taip Gucevičius sukūrė iš išorės visiškai naują simetrišką ir harmoningą klasicistinį pastatą ir kartu nepažeidė autentiškų istorinių mūrų. 1798 m., Gucevičiui mirus, jo darbą toliau tęsė Vilniaus universiteto prof. Mykolas Šulcas. Jis pakeitė pirmykštį planą ir baigė statyti bažnyčią. 1801 m. vysk. Kosakovskis ją pašventino. Ši Katedra ir dabar stovi. 1921 m. popiežius Benediktas XV Katedros bažnyčiai suteikė Bazilikos titulą. Katedros stogas buvo dengtas stora varine skarda, bet 1917 m. vokiečiai ją nuplėšė ir padengė toliu (vėliau cinkuota skarda). Bažnyčios šonuose yra galerijos su šešiomis dorėnų stiliaus kolonomis. Nišose stovi skulptūros: pietų pusėje stovi LDK kunigaikščių skulptūros, o šiaurinėje - 5 Jėzuitų ordino šventųjų skulptūros, 1832 m. perkeltos iš Šv. Kazimiero bažnyčios altorių. Ant Šv. Kazimiero koplyčios išorinės sienos - marmurinė lenta su lotynišku užrašu, papuošta buvusiu valstybiniu herbu. Katedros portikas - dorėninio stiliaus, jo viršuje yra italų skulptoriaus Righio figūrinė kompozicija, vaizduojanti išlipusio iš arkos Nojaus aukojimą. To paties skulptoriaus fasade iš šonų yra didelės Abraomo ir Mozės, o iš abiejų durų pusių - truputį mažesnės keturių evangelistų figūros: Morkaus su angelu, Mato su liūtu, Luko su jaučiu ir Jono su ereliu. Aukščiau, virš durų -penkios bareljefinės scenos iš apaštalų gyvenimo. Virš frontono - trys monumentalios figūrinės skulptūros, vaizduojančios viduryje Šv. Eleną su dideliu paauksuotu kryžiumi, kairėje - Šv. Stanislovą ir dešinėje - Šv. Kazimierą. 1790-1793 m. pagal P. Smuglevičiaus piešinį ir L.Gucevičiaus nurodytus matmenis jas sukūrė Lietuvos skulptoriai Karolis ir Kazimieras Jelskiai.

1931 m. Neries potvynis užliejo Katedros aikštę ir jos rūsius. Po šio įvykio Katedra buvo iš pagrindų suremontuota. Po Antrojo pasaulinio karo, 1949 m., Katedra buvo uždaryta. Skulptūros, puošusios Katedros portiką, 1950 metais Vilniaus vadovaujantiems architektams pritariant, buvo nuimtos ir sunaikintos. Pati Katedrą buvo smarkiai apiplėšta. Apie 4000 knygų buvo perduota Knygų rūmams. 1952 m. Šv. Kazimiero palaikus buvo perkelti į Šv. Petro ir Povilo bažnyčią. Katedrą buvo perduota Dailės muziejaus žinion, jis atliko kosmetinį pastato remontą, įvedė šildymą. 1956 m. čia įrengta Paveikslų galerija, pakabinti nauji šviestuvai, kadangi senieji dingo. 1956 m. Potsdamo H. Šubės firma restauravo sunaikintus vargonus.

1980 m. stogas buvo perdengtas vario skarda, restauruotos skulptūras fasaduose, jie perdažyti, o 1981 m. restauruotas pastato interjeras. Katedrai buvo grąžinti paveikslai. Prie vienos šoninės kolonos buvo iškasta šachta ir atvetas istorinių žemės sluoksnių pjūvis, kurį ir šiandieną galima pamatyti. Dailės muziejus išsaugojo nesunaikintus išlikusius liturgijai skirtus reikmenis: tabernakulius, antipediumus ir kita. Už tai arkivyskupas J.Steponavičius dėkojo muziejaus vadovybei.

1988 m. spalio 23 d., grąžinus Katedrą tikintiesiems, kardinolas V.Sladkevičius prie Katedros durų aukojo pirmąsias Šv. Mišias. 1989 m. vasario 5 d. Katedra buvo atšventinta, o tų pačių metų kovo 4 d. iš Šv. Petro ir Povilo bažnyčios buvo grąžinti Šv. Kazimiero palaikai. Portiko skulptūrų atstatymu susirūpinta apie 1990 m. Gipsinius modelius atkūrė skulptorius S.Kuzma. Visos trys skulptūros 1996 m. rudenį buvo užkeltos ant stogo.

Katedroje, kairėje altoriaus pusėje yra Vytauto Didžiojo paminklinė lenta. Virš jos pakabintas iš augustijonų vienuolyno perkeltas Vytauto Didžiojo portretas. Dabar Katedra tituluojama Šv. Stanislovo ir Šv. Vladislovo Arkikatedra Bazilika.

Vytautas Šiaudinis