La construcción de la iglesia se inició poco después de la constitución del movimiento, tras el Concilio Vaticano II, con el intento de crear un centro de culto que se antepusiese a la basílica de San Pedro en abierta contraposición con el pontífice. El enclave elegido fue el lugar de las apariciones de El Palmar de Troya, donde ya en 1968 se encontraba primada una cruz; luego se erigió una pequeña capilla votiva. Gracias a las donaciones de los fieles en 1976 se construyó una primera estructura estable, completada en 1978. En 1980 empezaron los proyectos para la ampliación de la estructura y la construcción de la catedral actual con la erección de la gran cúpula central en 1982.
La iglesia de la secta se completó en 2014 y se inauguró con una solemne celebración presidida por el pontífice palmariano Gregorio XVIII. Costó alrededor de 100.000.000 de euros, obtenidos de donaciones de miembros del movimiento, así como de legados testamentarios y de la venta de apartamentos de la organización.
El área de la catedral está rodeada por un alto muro de hormigón que define los límites de competencia de la iglesia palmariana. Todos los ritos tienen lugar dentro del área delimitada, incluso las procesiones fuera de la iglesia. El área de la catedral no solo incluye el templo, sino que también alberga varias residencias para el pontífice palmariano y su corte papal.
El 7 de julio de 2016, el complejo sufrió un incendio que dañó algunas estructuras donde residen los sacerdotes palmarianos, pero no hubo daños a las cosas ni a las personas.[2]
