Der asturische König Fruela I. ordnete den Bau einer San Salvador geweihten Basilika an der Stelle an, an der sich heute die Kathedrale von Oviedo befindet. Der genaue Zeitpunkt der Gründung ist unbekannt, obwohl dank einer der beiden Gründungsinschriften der Kathedrale von Alfons II. von Asturien dem Keuschen die Gründung der Kirche durch Fruela I. bezeugt werden kann. Obwohl diese Gründungsinschriften zu Beginn des 16. Jahrhunderts zerstört wurden, wurde der Text von Bischof Pelayo im Liber Testamentorum Ecclesiae Ovetensis oder Buch der Testamente gesammelt.

Als König Alfons II. der Keusche die Hauptstadt des Königreichs Asturien nach Oviedo verlegte, ordnete er den Bau eines Kathedralkomplexes auf demselben Gelände an, wobei er einen Teil der Räume der alten Kirche San Salvador nutzte, ein Komplex, der dem städtebaulichen Schema des Hochmittelalters entspricht: eine Doppelkathedrale, d. h. einzigartig in ihrer institutionellen Konzeption, aber bestehend aus zwei Gebäuden mit unterschiedlicher Nutzung, der Bischofsresidenz, den bischöflichen Quartieren und einer Verteidigungsmauer.

Die Crónica Silense berichtet über den dreißigjährigen Bau des Kirchenkomplexes, zu dem auch die Kirche San Tirso gehörte, und bestätigt damit die Existenz eines ehrgeizigen, langfristigen Bauprojekts.

Der Kirchenkomplex bestand aus mehreren Gotteshäusern, von denen wir einige dokumentarische Hinweise haben: das Kloster San Vicente, das spätere Kloster San Juan Bautista und San Pelayo und, als Hauptkern, die Basiliken San Salvador und Santa María, die bis ins 18. San Salvador war die Hauptkirche und sehr wahrscheinlich die "eigene Kirche" des Königs, während Santa María der Begräbnisliturgie für Alfons II. und später für alle Könige von Asturien gewidmet war. Auch die bereits erwähnten Benediktinerklöster San Vicente (männlich) sowie San Juan Bautista und San Pelayo (weiblich) nahmen an der Begräbnisliturgie in Santa María teil, wie bis ins 16. Jahrhundert hinein belegt ist, als diese authentische heilige Stadt nach dem Wiederaufbau von San Vicente und der Verlegung seiner Kirche und der anschließenden Abtrennung von San Pelayo in eine strikte Frauenklausur zerfiel und die Tore schloss, die beide Einrichtungen mit dem Friedhof von San Salvador verbanden, dessen Mittelpunkt die königliche Begräbniskapelle war. 6 7 Die Basilika von San Salvador wurde wahrscheinlich am 13. Oktober 821 geweiht. Es handelte sich um einen dreischiffigen Bau mit einem dreifachen rechteckigen Chor und einem Holzdach nach dem Vorbild der Kirche von Santullano. Sie war etwa 40 m lang, 20 m breit und maximal 25 m hoch.8 Der dreiteilige Chevet beherbergte einen Hauptaltar, der San Salvador, dem Schutzpatron der Kirche, geweiht war, sowie zwölf weitere, den Aposteln geweihte Altäre, die später auf einundzwanzig anwuchsen, von denen viele eine doppelte Widmung hatten. Die Kirche war wohl mit Gemälden in einem ähnlichen Stil wie in Santullano geschmückt.

Im Süden von San Salvador gab es eine Reihe von Bauten, von denen heute noch Reste südlich der Kathedrale und unterhalb des heutigen Bischofspalastes zu sehen sind. Nach der völligen Zerstörung während des Spanischen Bürgerkriegs und im Rahmen des Wiederaufbaus wurden zwischen 1942 und 1950 Ausgrabungen durchgeführt, bei denen die Archäologen José María Fernández Buelta und Víctor Hevia Granda feststellten, dass es sich um den Königspalast von Alfons II. dem Keuschen handelte. Diese Meinung wird jedoch von anderen Historikern wie César García de Castro Valdés und Eduardo Carrero Santamaría zurückgewiesen, die den ursprünglichen Standort des Palastes in Frage stellen, während die Überreste neben der Kathedrale dem Klerus gehört haben müssen, der San Salvador bis zu seiner Erhebung zur Kathedrale betreute, Zu diesem Zeitpunkt müssen sie in den Bischofspalast und andere bischöfliche Quartiere umgewandelt worden sein, während gleichzeitig in der Umgebung die Häuser und Paläste der Würdenträger des Kapitels gebaut wurden, die topografisch weitgehend bis zur Eröffnung der heutigen Corrada del Obispo erhalten blieben. 9 10 Die Heilige Kammer wäre demnach die Schatzkammer der Kathedrale von San Salvador, die den Konstanten der damaligen Architektur folgt und aus zwei übereinander liegenden Räumen besteht, die mit einem höheren quadratischen Bauwerk, dem Turm von San Miguel, verbunden sind.11 Es gibt keine urkundlichen Belege für die Funktion des unteren Stockwerks, das den Spitznamen "Krypta von Santa Leocadia" trägt und etwas später als der Bau der Kathedrale als Bestattungsraum diente, wobei an seiner Nordseite ein Säulengang errichtet wurde. Die obere, die eigentliche Schatzkammer, die später als San-Miguel-Kapelle bekannt wurde, erhielt im 11. Jahrhundert, als sich der Reliquien- und Pilgerkult entwickelt hatte, die Funktion eines Reliquienschatzes, die sie heute noch hat. Es wird angenommen, dass dieses Gebäude um 884 unter Alfons III. dem Großen zusammen mit dem Alten Turm errichtet wurde, der zur Verteidigung diente und die Befestigung des zuvor errichteten Komplexes vervollständigte.

Ende des 11. Jahrhunderts ergänzte der Alte Turm seine Verteidigungsfunktion mit der eines Glockenturms und erhielt zu diesem Zweck einen romanischen Baukörper mit zwei Öffnungen in der Fassade und einem halbrunden Gewölbe.

Von größerer Bedeutung ist die Reform, die Ende des 12. Jahrhunderts in der Heiligen Kammer durchgeführt wurde. Das alte Holzdach wurde abgetragen, um ein Tonnengewölbe zu errichten, das im Inneren auf Säulen ruht, auf denen ein Apostelamt eingemeißelt wurde, ein Meisterwerk der spanischen Romanik. Die skulptierten Köpfe von Christus, Johannes und der Jungfrau wurden in die Westwand eingelassen, der Rest der Szene wurde auf die Wand gemalt. Die Reste des Gemäldes an dieser Wand verschwanden, als die Heilige Kammer während der asturischen Revolution von 1934 gesprengt wurde, so dass die Köpfe heute aus dem Zusammenhang gerissen erscheinen.

Der Einfluss der gotischen Architektur, der in Kastilien bereits zu Beginn des 13. Jahrhunderts spürbar war, erreichte Asturien erst gegen Ende des Jahrhunderts, als die gotische Renovierung des Kathedralkomplexes begonnen wurde, und zwar nicht im Hauptgebäude, vielleicht aus Ehrfurcht vor der alten Basilika oder weil die Mittel für ein so umfangreiches Werk fehlten, sondern in den Nebengebäuden: dem Kapitelsaal und dem Kreuzgang. Es sollte noch fast ein weiteres Jahrhundert dauern, bis die gotische Kathedrale gebaut wurde.

Der Kapitelsaal verdankt seinen Bau dem Mäzenatentum des 1293 verstorbenen Domkapitulars Pedro Esteban, der im Kapitelsaal selbst beigesetzt wurde, und dem des Dekans und späteren Bischofs Fernando Alfonso. Weder der Architekt, der für den Entwurf und die Leitung des Baus verantwortlich ist, noch das Datum des Baubeginns sind bekannt. Es ist bekannt, dass sie bereits im Jahr 1300 begonnen wurden und dass im März 1314 die erste Sitzung des Domkapitels im neuen Saal stattfand.

Der Bau der gotischen Kirche begann 1382 im Auftrag von Bischof Gutierre von Toledo. Juan de Badajoz el Viejo wurde als erster Architekt ausgewählt, aber auch Juan de Candamo de las Tablas und Pedro Bunyeres 1920 arbeiteten an der Umwandlung des Presbyteriums in eine Hauptkapelle.

Im 16. Jahrhundert wurden der Portikus und der Turm der Fassade fertiggestellt. Das ist das, was wir heute von der Kathedrale sehen können. In den folgenden Jahrhunderten wurden in vielen der Kapellen Arbeiten und Verbesserungen durchgeführt.

Am 11. Oktober 1934, während der Verbrennung von Klöstern während der asturischen Revolution, zündete eine Gruppe von Revolutionären eine Bombe in der Krypta der Heiligen Kammer, die einen großen Teil des Denkmals zerstörte und schwere Schäden an der Struktur verursachte. Auch die Kunstwerke wurden schwer beschädigt und wichtige Reliquien gingen verloren, obwohl Schätze wie das Heilige Grabtuch aus den Trümmern gerettet werden konnten. Der Wiederaufbau nach dieser Katastrophe erfolgte zwischen 1939 und 1942 unter weitestgehender Wahrung und Wiederherstellung des Originals.