Кафедральный Собор являлся настоящим ядром средневекового города. В 985 г. Аль-Мансур разрушил первоначальный храм, восходящий к IV в. и, судя по всему, игравший важную роль в христианском мире: именно здесь проходил Церковный Собор 559 г. На смену этому храму пришел романский собор, построенный в 1046-1058 гг. В 1289 г., по указу короля Жауме II, началось сооружение существующего готического собора, которое было прервано в 1448 г., и фасад и великолепная центральная башня храма (завершенные в 1913 г.) являются неоготическими добавлениями к-ца XIX-нач. XX вв., ставшими возможными благодаря щедрости банкира Мануэля Жирона, тогдашнего мэра города.
Собор увенчан двумя башнями фасада, центральной башней со шпилем и двумя великолепными восьмигранными башнями, характерными для каталонской готики в целом. Фасад обрамляет с левой стороны готическое здание Пиа Альмоина (XVI в.) - странноприимных дом, где некогда ежедневно раздавали пропитание сотне нуждающихся и где сейчас разместился Музей Барселонской Епархии; а с правой стороны - великолепное здание Каза де л'Ардиака (Дом Архидиакона), являвшееся резиденцей архидиакона Льюиса Деспла (в настоящее время здесь находится Городской Исторический Архив). Это красивейшее здание XI- XVI вв. сочетает в себе черты готики и Ренессанса и примечательно своим живописным внутренним двориком. Интерьер Собора, образованный тремя нефами с заалтарным проходом (деамбулаторием), апсидой с великолепными витражами и 26 боковыми часовнями, представляющими огромную художественную и историческую ценность, впечатляет своим строгим величием, стройными многоствольными колоннами и элегантными крестовыми сводами с полихромными замками.
Главный алтарь был освящен в 1337 г., а удивительной красоты хоры центрального нефа созданы в 1390 г. (В XVI в. хоры были отделены от нефа монументальным мраморным парапетом).Под главным алтарем находится крипта Св. Евлалии - мученицы IV в., святой покровительницы города. За алтарем высится алебастровый саркофаг на четырех колоннах (1327 г.) с великолепной резьбой работы итальянского мастера, ученика Никколы Пизано.
Особого внимания заслуживают Крестильная часовня с мраморными купелями XV в. и отделенная решеткой из кованого железа часовня епископа Св. Олегария (1405 г.), чью гробницу можно видеть в алтарной части, под величественным распятием. Эта капелла недаром потемнела больше других от свечного дыма: образ Св. Христа Лепантского (резьба по дереву XVI в.), находившийся на корабле Хуана Австрийского во время битвы при Лепанте, пользуется особым почитанием у прихожан.
Алтарные образы боковых часовен и капелл деамбулатория большей частью датируются XIV и XV вв.: «Мария и Елизавета» (XV в.) в часовне Св. Михаила; шедевр Берната Марторелля «Преображение» в часовне святой сестры Патросинио; «Архангел Гавриил» (XIV в.) в часовне Св. Христа; «Святые Мартин и Амвросий», «Св. Клара» и «Св. Екатерина» (сер. XV в.) и т.д.
Справа от главного алтаря находятся захоронения графа Рамона Беренгера I и его супруги Альмодис - основателей Собора. В часовне Невинно Убиенных Младенцев можно увидеть готический саркофаг епископа Рамона д'Эскалас. С левой стороны от средокрестия находится портал Св. Иво, в котором сохранились старейшие романские архитектурные детали, восходящие к началу строительства храма. Справа от главного алтаря расположена Ризница, где хранится так называемая Сокровищница Собора, включающая предметы культа огромной материальной и художественной ценности, такие как дарохранительница для процессий, установленная на троне короля Мартина I, серебряная дарохранительница 1390 г., а также реликварий XV в., украшенный Орденом Золотого Руна, принадлежавшим императору Карлу V (который созвал в 1519 г. кавалеров этого ордена в барселонском Соборе, в присутствии эрцгерцога Максимилиана Австрийского). Гербы и эмблемы монарха можно видеть и в декоре сидений хоров.
В клуатр - внутренний двор Собора, окруженный стройной готической колоннадой, можно попасть либо с улицы Bisbe (Епископской), через портал Св. Евлалии (XVI в.), выдержанный в стиле пламенеющей готики, либо через Портал Милосердия (Portal de la Pietat), выходящий на улицу Pietat. Сюда можно пройти и непосредственно из Собора (с правой стороны от трансепта, через портал Св. Северия, или же через выход из часовни Св. Люсии. Возле портала Св. Северия находится шатер с фонтанчиком для омовения рук, с изображением Св. Георгия, венчающим двойную чашу. На противоположной стороне двора находится часовня Св. Люсии, освященная в 1268 г., - одно из немногих свидетельств существования исчезнувшего романского собора.
В Капитулярном Зале (XV в.) хранится значительная часть художественного фонда Музея Кафедрального Собора: фрагменты средневековых алтарных образов, живопись на досках работы готических мастеров Каталонии - Жауме Серра «Онуфрий», (XIV в.), Жауме Угета («Св. Бернардино», XV в.) | менее известных их современников, таких как Бартоломе Lexo («Пьета», XV в.) или Санто ди Пьетро («Мадонна с Ьенцем», XV в.). Представлены здесь и предметы культа, миниатюрные молитвенники (молитвенник Св. Евлалии, работы она Десторрента) и старинные манускрипты.
