A sua construção iniciou-se em 1517 segundo um projecto atribuído a Francisco de Arruda. Vinte anos depois ainda não estava concluída e abria ao público sem que a totalidade das estruturas estivessem terminadas.

Em 1570 a cidade foi elevada à categoria de diocese e, ainda que os vários bispos que se sucederam no episcopado tivessem engrandecido e modificado em alguma medida o edifício, a igreja mantém a sua estrutura manuelina original, de três naves, sendo a central mais alta e com um esquema de abobadamento mais complexo. Apresenta um transepto saliente e cabeceira tripartida. O portal lateral Sul, cairelado, é ainda o original.

Nos séculos XVII e XVIII foram numerosas as campanhas decorativas que se sucederam no espaço catedralício. Particularmente intensa foram as obras levadas a cabo no episcopado de D. Lourenço de Lencastre (bispo de 1759 a 1780), a quem se deve a encomenda dos retábulos de mármore de Estremoz para as capelas mor e laterais, os programas azulejares típicos desta segunda metade do século XVIII, ou a talha que envolve o órgão, obra do entalhador italiano Pascoal Caetano Oldoni, de 1777. Ainda digna de menção é a Sala do Cabido, iniciada em 1609 e com um tecto pintado de finais do século XVIII. A diocese de Elvas foi extinta em 1881 e, daí em diante, não se efectuaram obras significativas no monumento.




A actual Igreja de Nossa Senhora da Assunção de Elvas, Matriz da localidade e antiga Sé da cidade, implanta-se no local de uma anterior construção, possivelmente gótica.