El 21 de septiembre de 1177, Alfonso VIII de Castilla conquista de la importante plaza musulmana de Cuenca de manos de los almorávides. Se constituye como sede episcopal en el año 1183.
En esta época, el estilo arquitectónico predominante en los reinos cristianos españoles era el románico, pero la influencia normanda en la corte del rey Alfonso VIII determina la construcción de esta catedral, que fue la primera catedral gótica de Castilla junto con la de Ávila. De estilo gótico ligado a los maestros de la Champaña francesa, las obras se iniciaron en el año 1196 y se concluyeron en el año 1257. Sin embargo, como la mayoría de los edificios religiosos, ha sufrido transformaciones a lo largo del tiempo: en el siglo xv se reconstruyó la cabecera gótica; el exterior de la catedral se renovó casi por completo en el siglo xvi; y en el siglo xvii se construyó la capilla del Sagrario y se reformaron la fachada y las torres en estilo barroco. En el siglo xviii se construyó el nuevo altar mayor; y a principios del siglo xx, debido al derrumbe de 1902, se reconstruyó la fachada siguiendo el estilo gótico original.