Edificata nel XIV secolo in stile gotico baltico ed elevata al rango di collegiata nel XV secolo, la chiesa era sede dell'incoronazione e luogo di sepoltura dei duchi di Masovia. Nel XVI secolo l'edificio venne collegato al castello reale di Varsavia con la costruzione di un corridoio, voluto dalla regina Anna Jagellona . La chiesa divenne cattedrale nel 1798, in seguito alla creazione della diocesi di Varsavia quando la città conobbe la breve dominazione prussiana, dopo le spartizioni del 1793-1795. Restaurata più volte, nel XIX secolo la cattedrale assunse una nuova veste in stile neogotico inglese, che la caratterizzerà sino al 1944, quando venne distrutta dai bombardamenti tedeschi. Il tempio venne ricostruito nel dopoguerra. La ricostruzione si basò su antiche stampe, risalenti al XVII secolo, ispirandosi dunque all'aspetto originario della chiesa, in stile gotico baltico, e non al suo aspetto prima della distruzione.