Ubicada en la plaza de Armas se inicia su construcción el 9 de mayo de 1841 fue un proyecto de Lorenzo de la Hidalga, quién se encargo de la obra hasta el año 1850 con un estilo neoclásico y su fachada es de cantera rosa, así como el frontón triangular decorado con mosaicos de estilo bizantino.

La construcción original ha sufrido modificaciones pues en el año 1917 se derrumbó la nave central y en el año 1922 la torre poniente fue destruida por un rayo que le cayó.

Con el apoyo de diversas personas de la ciudad en especial del magnate petrolero Edward L. Doheney, se construye la catedral tal y como esta hasta hoy en día.  Se trato de respetar el proyecto original en su exterior, pero en el interior si hubo cambios muy importantes ya que se decora en estilo Art Decó.

La Catedral de estilo Art Decó esta compuesta de tres naves y planta de cruz latina, tiene una cúpula gallonada con gajos con linternillas, las bóvedas son de estilo románico,  las torres se componen de tres cuerpos, con columnas estriadas de estilo corintio en cada esquina y cada torre en su base tiene un nicho que aloja una escultura.

La fachada principal es de estilo neoclásico, y esta hecha de cantera rosa, tiene tres puertas, cuyos dinteles simulan arcos de medio punto, y en donde se encuentran unas columnas  estriadas de estilo corintio que terminan en un friso.

El frontón triangular del frontispicio tiene un mosaico de estilo bizantino con la imagen del Cristo Todopoderoso, a la derecha del mismo se puede ver a un obispo bautizando a una pareja de indígenas y  del lado izquierdo la imagen de Fray Andrés de Olmos  evangelizando.

En el interior se conserva el pasillo con el mosaico original de las figuras de cruces gamadas, que han sido motivo de controversia. A finales de los años 90´s, fue remodelada