Tras la conquista catalana en el siglo XIII, los cristianos tuvieron como objetivo fundar una iglesia dedicada a Santa Maria, y algunos historiadores consideran que provisionalmente utilizaron una mezquita como recinto religioso. El nuevo templo empezó a construirse sobre la roca en el siglo XIV y coincidía con el ábside actual de la catedral, que —al igual que el campanario— conserva su aspecto gótico primitivo. En el XVI ya tenía cinco capillas y finalizó la construcción de la nave.

Fue convertida en catedral a finales del XVIII, al establecerse la sede episcopal de Ibiza. Entonces se amplió el presbiterio y se trasladó el coro central hasta la parte posterior del altar mayor. Hoy conserva un valioso patrimonio religioso, como el retablo de Sant Gregori y las Ánimas, del siglo XVI.