Op deze plaats werd rond 1200 een romaanse kerk gebouwd, die een Karolingische voorganger opvolgde. Deze werd echter vrij snel door een gotische opvolger vervangen.

Het koor van deze kerk is uitzonderlijk lang, en heeft Scheldegotische kenmerken: romaanse bogen in het triforium, drielichten en smalle lancetvensters. Dit was klaar in 1280. De bouw startte met Franse zandsteen, maar naderhand schakelde men over op lokale, gele baksteen.

Het noordertransept en het schip waren af in 1266, het zuidertransept rond 1300.

In de eerste helft van de 15e eeuw werd een westertoren gebouwd.

Het geheel wordt geschraagd door luchtbogen. Het hoofdportaal en haar tympaan bevatten prachtig beeldhouwwerk. Boven het portaal bevindt zich een indrukwekkend roosvenster.

Nadat de vorige toren was ingestort, werd na 1433 een nieuwe toren opgetrokken door Maarten Uyttenhove in Brabantse gotiek.

Het oudste praalgraf uit de kerk is dat van Louise de Laye. Zij was de weduwe van Willem Hugonet, burggraaf van Ieper en kanselier van Bourgondië. Er zijn ook praalgraven van Martinus Rythovius, eerste bisschop van Ieper, Petrus Simons (2e bisschop), en Johannes Devisschere (4e bisschop). Heel onopvallend is in één van de witte vloertegeltjes het jaartal 1638 gegraveerd. Dit is het jaar waarin Cornelius Jansen, beter gekend als Jansenius, de omstreden zevende bisschop van Ieper, aan de pest overleed. Zijn leer, bekend als het jansenisme, bracht de Katholieke Kerk in problemen. Een grote grafplaat die in de vloer ingewerkt is, bedekt de rustplaats van Robrecht van Bethune, door H.Conscience 'de Leeuw van Vlaanderen' gedoopt.

Na de eerste wereldoorlog moest de kerk volledig heropgebouwd worden. Net als voor de lakenhalle, gebeurde dit door Jules Coomans en P.A. Pauwels. De toren kreeg toen een torenspits (de toren van Maarten Uyttenhove had deze niet).

Bij de fusie van de Sint-Maartens- en de Sint-Niklaasparochie, kathedraal een dubbele naam.

Valere Neirinck: 'Ieper is naar ik meen toch geen bischopstad, en? dus kan Ieper toch geen katedraal hebben, of ben ik verkeerd'. Reactie van de redactie: Dit is een interessant punt. Ik denk dat Valere gelijk heeft - en heb de titel van de plek aangepast. MAAR... volgens Wikipedia was het een bisdom tussen 12 mei 1559 en 15 juli 1801.

Bruno Titeca: 'Hoewel er geen zetelende bisschop meer is, is er nog altijd een bisschop van Ieper; op dit moment is dat Mgr. Jean Kockerols, hulpbisschop in Brussel. Daarom is de titel 'kathedraal' ook vandaag nog juist.'