Catedrala patriarhală formează, alături de reședința patriarhală și Palatul Patriarhiei (cunoscut înainte ca Palatul Camerei Deputaților) ansamblu cel mai important din punct de vedere religios al Bucureștiului.
Începuturile Catedralei vin din secolul al XVII-lea (1656), când mânăstirea aflată aici este ctitorită de voievodul Țării Românești, Constantin Șerban Basarab. Aceasta este pictată pentru prima oară 9 ani mai târziu, iar în 1668, va deveni reședință mitropolitană.
Catedrala fusese însă deja reședința Mitropolitului Ștefan din 1661, iar în 1925, odată cu ridicarea Bisericii Ortodoxe Române la rangul de Patriarhie, reședinta mitropolitană a devenit reședință patriarhală.
Au fost efectuate lucrări de renovare și reparare în mai multe rânduri: 1792-1799, 1834-1839, 1960-1962 și, cele mai recente, 2000-2001, respectiv 2008.
La inițiativa patriarhului Justinian Marina, catedrala a fost readusă la forma inițială între 1960-1962, având un model arhitectural asemănător cu cel al bisericii de la Mânăstirea Curtea de Argeș.
În partea de est a altarului se află clopotnița ridicată de Constantin Brâncoveanu la sfârșitul secolului XVII. Nava și turlele bisericii au fost consolidate în urma lucrărilor din 2008, iar tencuiala exterioară a fost refăcute cu un mortar special adus din Italia.
În 1996, o lege adoptată de guvernul Văcăroiu trece fostul palat al Camerei Deputaților în administrația Patriarhiei Române. În 2010, întregul teren al Palatului va fi transferat, cu titlu gratuit, către Biserica Ortodoxă Română, fiind cunoscut drept Palatul Patriarhal, și întregind ansamblul de pe Dealul Mitropoliei.
