Jest najważniejszą na Litwie świątynią katolicką. Miejscem wielkich uroczystości i wydarzeń historycznych. W niej odbywały się koronacje wielkich książąt litewskich, jak również królewskich i książęcych pochówków.
Katedra wileńska stoi w miejscu pogańskiego kultu Peruna. Według legendy, w tutejszej dolinie Swintoroga, śpiącemu Giedyminowi przyśnił się Żelazny Wilk.
Pierwszą drewnianą katedrę ufundował król Jagiełło, zaraz po przyjęciu przez siebie chrztu. Utworzona przy katedrze diecezja wileńska obejmowała wówczas olbrzymi obszar całego Wielkiego Księstwa Litewskiego. 30 lat później po pożarze katedry, książę Witold wybudował w stylu gotyckim nową, murowaną świątynię. Na pocz. XVII w. do Witoldowej katedry dobudowano wspaniałą kaplicę św. Kazimierza. Niestety lokalizacja katedry na podmokłym terenie dawnego koryta Wilejki, doprowadziła do podmycia frontowej wieży, która runęła na sklepienie, zabijając 7 osób oraz niszcząc gotycką budowlę.
Wybudowana w 1801 r. nowa bryła katedry zupełnie nie przypomina obiektu sakralnego. Bardziej pasuje jako gmach muzeum, parlamentu, pałacu lub teatru. Dla znawców sztuki jest wspaniałym przykładem klasycyzmu w architekturze sakralnej.
Obok katedry stoi dzwonnica katedralna. Jej dolna część jest pozostałością po dawnej baszcie.
W 1946 r. władze sowieckie zamknęły katedrę. Wysadzono dynamitem trzy wielkie figury na frontowym szczycie, a w ogołoconym wnętrzu urządzono Galerię Obrazów.
Trzy figury na szczycie: w środku św. Helena, z lewej św. Stanisław, z prawej św. Kazimierz, są rekonstrukcjami z 1996 r.