L' attuale Cattedrale di Catania è dedicata alla patrona della città Sant' Agata, nonché vergine e martire, rappresenta la costruzione religiosa più significativa di tutta la città, sintetizzando le espressioni artistiche di nove secoli di storia. Si possono riconoscere tre "parti" in questo maestoso edificio: quella più antica, "normanna", nelle absidi e nelle cappelle laterali, quella "sveva" nelle basi di alcune colonne visibili nel pavimento, e quella "barocca".

Prima dell' attuale cattedrale in Piazza Duomo, vi fu un' altra cattedrale:
Nel 1092, Papa Urbano II concesse al normanno Ruggero di ricostituire la diocesi di Catania affidando il potere episcopale all’Abate benedettino Ansgerio il quale sarà anche nominato signore feudale del vastissimo territorio della diocesi attribuendogli piena giurisdizione con il potere di amministrare la giustizia.

Ruggero per l’edificazione della Cattedrale scelse, in un primo tempo, il sito dell’odierna chiesa diSant’Agata la Vetere dove nel 1091 aveva fondato il monastero Sant’Agata con l’annessa chiesa abbaziale. Nel 1094 preferì trasferire la sede vescovile nel cuore della città e l’antica Cattedrale venne denominata Sant’Agata la Vetere (ossia la Vecchia) per distinguerla dalla nuova che stava sorgendo.

Secondo Ruggero era necessario edificare la nuova chiesa sul mare, con muri spessi e nelle forme di una "Ecclesia munita" (una chiesa-fortezza), non solo per difendere la città e il litorale dagli attacchi esterni, provenienti dal mare, ma soprattutto perché, con le sue forme, era chiara espressione dell’accentramento dei poteri politici e religiosi nelle mani del vescovo.

La Cattedrale sorgerà dunque nel cuore dell’antica città, sui resti di un importante edificio termale che prende il nome di "Terme Achilliane" del II sec. d. C. (luogo del martirio di Sant' Agata nel 251), accessibile dal sagrato, e del quale oggi rimane solamente un ambiente di forma quadrangolare al centro del quale, ricavata nel pavimento, c’è una piccola vasca circondata da quattro possenti pilastri che sorreggono una volta a crociera decorata da stucchi a motivi floreali.
L’ edificio attuale della cattedrale è il risultato di numerose trasformazioni subite nell’arco dei secoli in seguito alle disastrose calamità naturali che si sono abbattute sul capoluogo etneo.

Nel 1169 si abbattè sulla città un terribile terremoto che causò il crollo delle volte della chiesa.
Nella fase di ricostruzione si preferì lasciare in loco le macerie provocando, in questo modo, un innalzamento del piano di calpestio dell’ edificio e le colonne di sostegno della nuova copertura, che delimitavano le navate, furono rinforzate con pilastri in modo da garantire alla fabbrica maggiore stabilità.
Durante i lavori di ricostruzione, l’ingresso della basilica fu inoltre impreziosito da un portale in stile romanico oggi visibile nel prospetto della Chiesa del Santo Carcere.

In ossequio ai dettami seguiti al Concilio di Trento, l’ edificio romanico subì importanti trasformazioni che causarono il trasferimento, dalla crociera del transetto all’abside maggiore, del presbiterio il cui pavimento fu sollevato notevolmente di quota per distinguere la zona della celebrazione, destinata al vescovo, dalla zona delle navate, destinata ai fedeli.

Il terremoto del 1693 che si abbattè sulla Sicilia orientale segna una svolta decisiva nell’architettura dell’edificio della Cattedrale e la quasi totale distruzione della città.
In questa occasione, la Cattedrale fu investita dal crollo dell’ antico campanile, precedentemente costruito a fianco della chiesa, che determinò l’abbattimento delle navate lasciando intatte solo le absidi e il transetto e che provocò la morte di oltre 7000 fedeli raccolti in preghiera.
Nella ricostruzione, voluta dal vescovo Pietro Galletti, al quale si deve riconoscere un contributo fondamentale anche nella realizzazione degli arredi interni della Basilica, si ritenne opportuno ricorrere a possenti pilastri che sostituissero le precedenti colonne a sostegno della copertura e anche in quest’occasione si preferì ricostruire sopra le macerie sollevando il pavimento di ulteriori 40 cm.

Nel 1736 l' architetto Vaccarini ebbe il compito di restaurare la facciata, inserendovi 14 colonne di granito romane, dandogli i connotato che ora conosciamo come stile barocco-siciliano. Nel portale d' ingresso è incisa una breve iscrizione sotto l' architrave marmoreo: "ANNO D.NI 1736 ARCHITETTO D.JOANNE BAPTISTA VACCARINI".

Nella seconda metà del ‘700 si pensò di dotare l’edificio di una cupola che emergesse maestosa dal transetto normanno e primeggiasse fra le altre della città; il vescovo Corrado Maria Deodato de Moncada affidò questo incarico all’architetto Carmelo Battaglia il quale la impostò su un alto tamburo illuminato da otto ampie finestre.

Il Duomo, ormai riedificato e completato, venne riaperto al culto nel 1804; tuttavia il profilo esterno necessitava ancora di qualche sistemazione: prima di tutto ci si occupò della costruzione della torre campanaria che, progettata dall’architetto Carmelo Sciuto Patti ed edificata sopra la Cappella del Crocifisso, venne completata nel 1857.
Nello stesso tempo si provvide alla sistemazione del Sagrato (spazio esterno antistante l’edificio, anch’esso consacrato, elemento di transizione tra lo spazio pubblico e il luogo di culto) realizzando la balaustrata, in pietra di Taormina, decorata da statue e cancelli in ferro battuto, anch’essa eseguita su progetto di Carmelo Battaglia.

All' interno della Cattedrale si trova pure la Cappella di Sant' Agata nell' abside destro del duomo, dove si venera la santa patrona della città. La vita di Sant'Agata è anche il soggetto delle sculture negli stalli del coro nel presbiterio.
Qui si trovano ulteriori tombe dei re aragonesi del regno di Sicilia. Degna di nota nella sacrestia è la rappresentazione contemporanea dell’eruzione dell'Etna nel 1669.
Nella parete sinistra di essa si apre la porta dorata finemente decorata che da accesso alla camera sotterranea chiamata dai catanesi "cammareddadove vengono custoditi il busto reliquiario di Sant'Agata e lo scrigno con le sue reliquie.