Szent István király a győri püspökséggel együtt alapította. Első formájában román stílusban épült a 11. században, ebből a korból csak a templom apszisa maradt fenn napjainkig. A tatárjárás után gótikus stílusban épült újjá, ekkor felmagasított szentélyt és altemplomot kapott. A 15. század elején a jobb oldali hajó mellé Héderváry János kápolnát építtetett, itt őrzik ma a Szent László-hermát. A század második felében megkezdték az egész templom gótizálását, amit az 1480-as években Nagylucsei Orbán püspök fejezett be. Ezt a kéttornyú templomot Bonfinius, Mátyás király udvari történésze rendkívül fényes székesegyházként jellemezte.
A 16. század első felében, különösen a törökök 1529-es győri megjelenése után nagyon megrongálódott, egyik tornya ledőlt. A másik tornyot az 1580-as évekbenvillám pusztította el. Akkoriban a székesegyház egy részét katonai raktárként használták, az 1594–98 közti török megszálláskor pedig erődnek rendezték be. Az északi hajót földdel ágyúállásoknak feltöltötték, egészen az ablakok magasságáig, a Káptalandomb Duna felőli oldalának védelmére. A déli oldal sekrestyéjét valamint a Héderváry-kápolnát lőszerraktárnak, a templom többi része istállónak használták.
A 19. század elején az egyik torony ledőléssel fenyegetett, ennek megakadályozására 1823-ban nagy felületű klasszicista támasztófalat építettek elé. Az 1969-ben kezdett régészeti feltárás során tárták fel, és állították helyre a templom eredeti, román stílusú apszisát. II. János Pál pápa 1996. szeptember 7-én, győri látogatása során felkereste a székesegyházat is, ahol találkozott az egyházmegye papjaival és híveivel, s imádkozott a Szűzanya kegyképe előtt valamint Apor Vilmos püspök sírjánál. 1997. március 17-én, a Szűzanya kegyképe vérrel könnyezésének 300 éves jubileuma alkalmából Gilberto Agustonibíboros, pápai legátus ünnepi szentmisét mutatott be az egész magyar püspöki kar jelenlétében a templomban. A szentatya ekkor emelte kisbazilika rangra a győri katedrálist.
2017-ben felújították a székesegyházat: a májustól decemberig tartó első szakaszban az épületgépészeti, világítási, fűtési, biztonsági és a hangosítási rendszer korszerűsítése mellett a 20. század második felében lerakott járólapok helyett mészkőburkolatot raktak le, valamint restaurálták a Könnyező Szűzanya oltárát. A második szakaszban helyreállítják Franz Anton Maulbertsch mennyezetfreskóit, valamint felújítják a mellékoltárokat, festményeket, szobrokat, fal- és márványfelületeket is.[1]
2022-ben sikerült pótolni a háborúban elrekvirált harangokat is, az új öntvények a passau-i Perner harangöntődében készültek.
Külső leírása
A keleti tájolású háromhajós bazilika klasszicista homlokzatán nagyméretű félköríves ablakok találhatók, felül timpanon, sarkain vázák, mögötte a torony copf sisakjával. A főbejárat bronzkapujátSchima Bandi, győri iparművész készítette 1938-ban.
A bazilika északi és déli oldalán vörösmárvány kapuzatok láthatók, 1774-ben készültek.
Az oldalhajók gótikus pillérei közt jól kivehetők a gótikus ablakkeretek. Déli oldalához gótikus kápolna, a Héderváry-kápolna csatlakozik. A nyugati oldalon a székesegyház eredeti, román kori apszisa látható.
A bazilika belső tere
A bazilika belső tere, melyet két oszlopsor választ szét három hajóra impozáns látványt nyújt. A belső térkiképzés a 17. századi átalakítást tükrözi. A négyszögletes oszlopok gótikus pilléreket rejtenek magukban, ezeken nyugszik mindhárom hajó fiókos dongaboltozata. A szentély boltozatán Maulbertsch 1772-ben készült mennyezetfestményén a magyarszentek hódolata látható. A mennyezet hat fiókboltozatának falsíkján a képek ó- és újtestamentumi témákat ábrázolnak. Az oszlopokkal keretezett főoltárépítményt Hefele Menyhért tervezte, az oltárkép Maulbertsch munkája, Mária mennybemenetelét ábrázolja. A főoltár két oldalán és a szentély stallumai feletti nyílásokban aranyozott barokk szobrok állnak. Kétoldalt kanonoki stallumok húzódnak, faragott, aranyozott díszítéssel, a 18. század második feléből származnak. A bal oldalon levő püspöki trón kárpitja Mária Terézia számára készült, a trónt Zichy püspök vásárolta meg. Felette a székesegyház alapítását ábrázoló grisaille látható, a szemben lévő falon pedig Szent László vízfakasztó jelenete. A hajó mennyezetén lévő freskó, amely Krisztus színeváltozását ábrázolja Maulbertsch legnagyobb alkotása. A szentélyt a hajótól elválasztó márványkorlát végeinél két domborműves fekete oltár van. Értékes és ritka műalkotások, a barokk művészet kiváló példái. A copf márvány szószéknek díszes feljárója és barokkos hangvetője figyelemre méltó. A hajóban szépen faragott rokokótölgyfapadok sorakoznak. A belső teret harmonikusan zárja le a kórus, aranyozott faragványokkal keretezett orgonaszekrényét angyalok díszítik.
Az északi mellékhajó legfőbb látnivalója az 1655-ben Írországból hozott Vérrel Könnyező Szűz Mária-kép. A szentély jobb oldalán két mellékoltár van, Szent Anna és a Három királyok tiszteletére. A szentély jelenlegi zárófala mögött van a román kori apszis korabeli falfestményével.
A déli mellékhajó két pompás mennyezetképe közül az egyik Maulbertsch műve, a másik valószínűleg egyik tanítványáé. Az oltárok Hefele Menyhért tervei alapján készültek. Az oszlopos kiképzésű főoltár Szent István vértanú megkövezését ábrázolja, valószínűleg Paul Troger alkotása. A bal oldali két mellékoltár Szent Józsefé és a Fájdalmas Szűzé. A szentélyrész déli falán látható Maulbertsch-kép Krisztust ábrázolja a kereszten. Itt van még egy művészi kiképzésű keresztelőmedence. A hajót Mattioni Eszter stációképei díszítik.
A déli mellékhajóból juthatunk az 1404-ben épült gótikus Héderváry-kápolnába. A színes ablakokat Árkainé Sztéhlo Lili készítette. Itt őrzik hazánk legértékesebb ötvösművészeti remekét, egyben kiemelkedően fontos nemzeti ereklyénket a Szent László-hermát. Az aranyozottezüstből készült fejrészt III. Béla idején Dénes mester készítette. A hermát a 14. században restaurálták, ekkor a régi mellrészt megnagyobbították, és sodronyzománcúvá alakították. 1600-ban Prágában készült a mai hengernyak, és itt illesztették rá a nyakgyűrűt erősítésül. Az eredeti négyágú gótikus koronát is ekkor alakították a mai tízágúra, melyet cseh gránátok, színtelen kvarc és üveg díszítenek. A herma nyakában függő ezüst kürt a 15. századból származik. A Héderváry-kápolnában van Győr vértanú püspökének, Apor VilmosnakBoldogfai Farkas Sándor szobrászművész és Mattioni Eszter festőművész által alkotott síremléke is.
A székesegyház északi oldalához két sekrestye csatlakozik. A külső sekrestye egyszerűnek tűnő berendezése közt több értékes darab van. A belső sekrestye a kanonokoké, faragott aranyozott bútorzata a 18. század második felében készült. Itt van a bazilika kincstára, amelynek legértékesebb darabjai: 15. századi sodronyzománc díszítésű kelyhek, középkori szentségmutatók, II. Rákóczi Ferenc ezüstkötésű imakönyve, 14. századi elefántcsont triptichonszárny, Bornemissza Pálerdélyi püspök igazgyöngyökkel kivarrt, drágakövekkel díszített infulája 1550-ből, Mátyás király által adományozott 15. századi firenzeimiseruha.
A székesegyház északi falában kívül befalazott római kori kövek találhatók, az északi bejárattól keletre lévő pillérbe építették be a híres Victoria-oltárt. Felette a székesegyház történetére vonatkozó bronz dombormű látható, alatta vésett évszám: 1466, amely a templom gótikus átalakítási munkálatainak kezdetét jelenti.