Intitolata a S. Maria, sorge nel cuore del quartiere di Castello.

Venne elevata a Cattedrale dopo la conquista e il successivo abbandono di S. Igia nel 1258, capitale del Giudicato di Cagliari, dove aveva sede l'Episcopio.

Dell'impianto medioevale originario permangono, il campanile a sezione quadrata, i bracci del transetto con le due porte laterali di schema romanico e la cosiddetta " cappella pisana", dedicata al Sacro Cuore e posta a sinistra del presbiterio quadrangolare. La prima trasformazione avvenne tra il 1664 ed il 1674 ad opera dell'architetto genovese Domenico Spotorno. Nel 1930, infine, nel corso degli ultimi e definitivi restauri ad opera dell'architetto Francesco Giarrizzo, la chiesa ha recuperato le due cappelle trecentesche nascoste ed acquisì l'attuale facciata neo romanica in sostituzione di quella barocca.