A főszékesegyház a várhegy legmagasabb fokán álló, középkori eredetű, historizáló, neoromán és neogótikus elemeket is magában hordozó épület. A veszprémi püspökség az elsők között kapta meg adománylevelét Szent István királytól. A többször átalakított székesegyház építési ideje 1030 és 1040 közé datálható.
A XI. századi Szent Mihály székesegyház építtetője és kegyúrnője Boldog Gizella királyné volt. A kor szokása szerint, a veszprémi püspök birtokolta a királyné koronázás jogát, és ő töltötte be a királyné kancellárja tisztséget is.
XIV-XV. századi oklevelek szerint itt őrizték Szent György fejereklyéjét, amelyet 1008-ban Szent István király hozott Magyarországra.
A főszékesegyházat 1276-ban kifosztották és felgyújtották. 1552-ben a vár török kézre került, az elmenekült püspökség csak 1628-ban térhetett vissza. 1704-ben a császári ágyútűz jelentős károkat okozott az épületben. A viszontagságos időket követően egyértelmű volt, hogy a várnegyednek egy nagyszabású, teljes rekonstrukcióra van szüksége, amelyet gróf Eszterházy Imre kezdett meg a székesegyház barokk stílusú átépítésével
A XX. század elején Hornig Károly püspök megbízásából, Aigner Sándor tervei alapján, a főszékesegyház historizáló stílusban, gazdag kifestéssel és egységes berendezéssel megújult. A székesegyház 1981-ben basilica minor rangot kap, és 1996-tól őrzi Boldog Gizella királyné ereklyéit.
Az épületben még munkálatok zajlanak, a megjelölt időpontokban szabadon látogatható.
.
