L'actual catedral està edificada sobre les restes de construccions romanes, tot i que no hi ha constància que existís un temple anterior al que va demolir Abderramán III l'any 924. Això va provocar que el bisbat es traslladés provisionalment a l'abadia de Sant Salvador de Leyre. El rei Sanç el Gran el va tornar a edificar entre el 1004 i el 1035, però aquest temple va durar relativament poc, ja que entre els anys 1083 i 1097 es va enderrocar per a poder edificar una catedral romànica entre els anys 1100 i 1127. El claustre es va acabar deu anys més tard.

L'any 1280 es va començar a edificar un nou claustre ja amb estil gòtic, que es va acabar pels volts de 1375. Uns anys més tard, en 1391, es va derruir la catedral romànica, de la que només es va conservar la capçalera i la portalada. Es va iniciar la construcció d'un nou temple que va durar fins l'any 1501. En el segle XVIII es va enderrocar la façana, es va afegir un tram de la nau i es va construir una façana neoclàssica.

El temple té planta de creu llatina amb tres naus, capelles laterals, absis i girola. Les naus estan cobertes amb voltes de creueria, més decorades en el tram corresponent al creuer i a l'absis. Les claus van ser decorades pictòricament al segle XV.

Davant del presbiteri podem trobar els sepulcres dels reis de Navarra Carles III el Noble i la seva esposa Leonor de Trastàmara. Daten del 1413 i van ser esculpits en alabastre. Als seus peus el rei té un lleó, símbol de força i poder. En canvi, la reina té uns gossos, que representen la fidelitat i lleialtat. Al seu davant, tancant el presbiteri, ha ha una reixa gòtica del 1517. Al seu darrera trobem el cor renaixentista.

En el presbiteri podem observar la imatge romànica de Santa Maria la Real, del segle XII. Està tallada en fusta, però en el mateix segle va ser recoberta en plata. El nen va ser refet al segle XVII i gual que la cadira que va ser refeta un segle més tard.

Com ja hem comentat, anteriorment va existir un claustre romànic, que l'any 1280 va començar a ser substituït per l'actual gòtic. En el Museu de Navarra es poden trobar alguns capitells d'aquest claustre romànic que ens poden fer imaginar l'esplendor d'aquesta construcció. L'actual claustre no es va acabar fins l'any 1375. Està format per un total de vint-i-quatre arcs ogivals , que es subdivideixen en d'altres més petits en el seu interior. El conjunt està rematat per elements apuntats que irrompen en la balustrada del sobreclaustre.

En la cantonada nord-est podem trobar el sepulcre dels Garro, esculpit entre l'any 1422 i 1450. Al seu costat hi ha unes escultures que representen l'Epifania. La Verge té al Nen a la seva falda. Al seu davant trobem els tres reis, que porten ofrenen al fill de Déu. Tot el conjunt es troba sota una arquivolta apuntada amb àngels decorats, alguns dels quals toquen instruments.

En aquests mateix mur hi trobem la capella Barbazana, on hi ha el sepulcre del bisbe Arnaldo Barbazán. El sostre està cobert per una molt interessant volta d'estrella. La portalada d'accés és molt simple. Una porta apuntada amb quatre arquivoltes esta flanquejada per dues finestres de característiques similars.

El refetor és una gran sala gòtica acabada en 1335. Està coberta amb una volta de sis trams, els nervis de la qual es recolzen en mènsules esculpides i policromades. Les claus de volta i els finestrals també estan decorats pictòricament. Els motius de les claus són heràldics i religiosos.

Al seu costat es troba l'antiga cuina, de la que destaca la gran xemeneia central, que arriba als vint-i-set metres d'alçada.

La porta de l'Empara comunica el claustre amb el temple. En el mainell podem veure la Verge de l'Empara, que dóna nom a la portalada i en el timpà podem veure l'escena de la Verge adormida. Està ricament decorada i destaca també per la seva policromia. Data del segle XIV. Una altra de les portes que destaca del claustre és l'anomenada Porta Preciosa. Construïda entre 1350 i 1360 dona entrada a l'antic dormitori. En el timpà tornem a trobar l'escena de la Verge adormida abans de la seva entronació al cel. En els diferents nivells del timpà podem veure imatges de la vida de la Verge Maria. Les arquivoltes estan plenes d'àngels.

La porta del refectori també és digne de comentari. En ella podem veure l'entrada a Jerusalem i en el pis inferior l'escena del Sant Sopar. Al seu costat hi ha la porta que comunica el claustre amb l'exterior. Sobre ella, en el timpà, hi ha ha esculpida l'escena de la crucifixió.

En la plaça de Sant Pere podem veure una portalada gòtica que s'obre en el creuer. Es tracta d'una petita portalada amb arcs arquivoltes apuntades, que estan recobertes d'imatges tallades d'àngels i sants. En el timpà hi ha esculpida la imatge de Déu coronant a la Verge amb dues imatges pregant a banda i banda.