El Cabildo Colegial acometió el 9 de mayo de 1695 animosamente la obra de un nuevo templo, cuya traza todo indica se le encargó al maestro mayor de obras de Jerez, Diego Moreno Meléndez (+ 1700). La obra se prolongó a lo largo de más de ochenta años, llevándose adelante gracias a la enorme y meritoria dedicación y sacrificios de los canónigos, y siendo costeada con los bienes del Cardenal Arias y luego con sustanciosa ayuda real y papal, hasta que la totalidad del templo se bendijo el 6 de diciembre de 1778, habiéndose puesto al culto la mitad del templo el 16 de junio de 1756. Directores de las obras fueron los maestros Ignacio Díaz de los Reyes (+ 1748), Juan de Pina (+1778) y Miguel de Olivares, que actuó bajo las órdenes de Torcuato Cayón de la Vega. Del templo anterior, derruido en 1695, solamente queda la torre separada del templo y que se organiza en dos cuerpos: el inferior obra del siglo XV, de estilo gótico-mudéjar y el superior, realizado por Juan de Pina en el siglo XVIII.

Pero, además, la decoración exterior constituye una de las características más notables del edificio, sobresaliendo la de las fachadas. Cuenta con tres, todas ellas con columnas corintias y gran profusión de bajorrelieves tallados en la piedra. Obviamente la más espectacular es la fachada principal que realza su aspecto por encontrarse en alto y a la que se ha de acceder por escaleras (reducto). Son tres las puertas – adinteladas- las que tiene esta fachada, acompañadas por sendos óculos circulares y una rica amalgama de columnas y decoraciones barrocas.

El interior la Catedral es de cinco naves. Sus cubiertas con bóvedas de crucería sencillas en las naves laterales y de una gran riqueza decorativa en la central Trinidad de Bocanegra y el crucero, combinan elementos del barroco dieciochesco con otros neoclásicos bajo estructura propia del gótico que, no obstante la mezcla de estilos, consigue armonía y equilibrio en su monumentalidad.