Los dominicos fueron la primera congregación que se instaló en Guayaquil en 1547. Al poco tiempo ya habían levantado una pequeña capilla de piedra. Más adelante se levantó otra construcción que se constituyó en la Iglesia Matriz, la que perdió su categoría al conformarse la Ciudad Nueva a finales del siglo XVII con la construcción de una nueva iglesia principal.

A comienzos del siglo XX aún se conservaba la antigua construcción de madera de la catedral, así lo indicaba Hans Meyer en 1903: “Al recorrer las calles y plazas frecuentemente creía yo encontrarme delante de un edificio construido de lozas de mármol, más, viéndolas más de cerca se revelaba la supuesta piedra como trabajo de madera marmoleado. Aún la catedral, con sus dos torres, es de madera, y fue importada de Norteamérica ya hecha y lista para armarse”.

Sin embargo, en 1922, el Comité pro-reconstrucción de la nueva catedral indicaba la necesidad de llevar adelante una nueva edificación: “Viendo el estado ruinoso y el completo deterioro de la Catedral de esta ciudad, y bajo el prudente temor de un lamentable desastre, por ser toda íntegra construida de madera”. Ese mismo año se presentaron los primeros planos del nuevo templo neogótico por la sociedad formada por los ingenieros italianos Carlo Bartoli, Giancarlo Bonarda y Mario Gherardi, del equipo técnico de la Sociedad General de Construcciones.

El 10 de agosto de 1924 fue colocada la primera piedra de la obra por monseñor Andrés Machado, obispo de Guayaquil, y se inició la construcción. En 1930 se retiró de la obra Bartoli y se encargó la dirección al arquitecto Paolo Russo, quien realizó modificaciones al plano, sin alterar el carácter neogótico del proyecto.

En enero de 1944 Russo dejó la dirección de la construcción, la cual fue asumida por el arquitecto catalán Juan Orús Madinyá hasta 1958, quien nuevamente hizo modificaciones al proyecto, siempre dentro de la estética neogótica, que es el que conocemos en la actualidad. Esta fue finalmente terminada en el año 1969 durante el arzobispado de monseñor Bernardino Echeverría Ruiz.