O povoamento definitivo de Florianópolis teve início em 1673. Em 1679, Francisco Dias Velho requereu o título legal das terras, providenciando a construção de uma igreja dedicada a Nossa Senhora do Desterro. Era pequena e construída de pedra e cal. Dentro dela, o fundador de Desterro (hoje Florianópolis) foi assassinado.
A Paróquia de Nossa Senhora do Desterro foi criada por Alvará Régio em 5 de março de 1712. Nesta igreja, o primeiro casamento celebrado foi em 7 de janeiro de 1714, e o primeiro batizado em 15 de julho de 1715.
Uma Provisão do Conselho Ultramarino, de 17 de julho de 1748, enviada ao governador Brigadeiro José da Silva Paes, dava licença para a construção de um edifício para servir de Igreja Matriz da Paróquia. O novo templo, projeto do próprio Brigadeiro Silva Paes, foi iniciado em 1753 e concluído em 1773.
Em 30 de maio de 1902 foi bento o conjunto escultural representando a Fuga para o Egito, obra-prima de arte, entalhada à mão, em peça única, pelo artífice tirolês Ferdinand Demetz. Em 19 de junho de 1908, quando da criação da Diocese de Florianópolis, a Matriz de Nossa Senhora do Desterro foi elevada à condição de Sé Episcopal (Catedral). Trabalhos posteriores alteraram-lhe o estilo original. Em 1922, nas comemorações do centenário da Independência do Brasil, ocorreu uma grande reforma na catedral, quando teve suas paredes laterais aumentadas, alteradas as torres e acrescido um alpendre neoclássico em sua portadas. Em 1897, foi instalado na torre um relógio, vindo da Alemanha.
1975: A parte interna volta a ter as cores originais;
1995: Restauração interna;
2005-2009: Iniciam-se diversas reformas, internas e externas, quando identificados problemas na estrutura;[5]
Arte Sacra
Entre o acervo de arte sacra, encontra-se a esculturaFuga para o Egito, talhada em madeira em tamanho natural, pelo artista tirolês Ferdinand Demetz (que esculpiu a ceia da Sagrada Família) está na Catedral desde 1902, quando foi abençoada.[6]
Coral Santa Cecília
O Coral Santa Cecília, fundado por volta de 1950, cumpre sua função nas celebrações litúrgicas mais solenes na Catedral, é um dos mais antigos do estado de Santa Catarina, ainda em atividade. Se existiram outros grupos de corais, não deixaram registros.
Foram regentes do coral o Pe. Agostinho Staehelin, de 1953 a 1973, e o Pe. Ney Brasil Pereira, a partir de 1973. Após quase 60 anos de sua fundação, ainda há membros do grupo inicial participando do coral.
Órgão
O órgão que a catedral possui foi inaugurado em 1924 e foi construído pela firma alemã Speith Orgelbau sediada em Rietberg na Alemanha.[7] Segundo José Artulino Besen em Dom Joaquim Domingos de Oliveira na página 26, o órgão teria sido custeado pelo Bispo da época: ‘’[...] Não se esqueça também a reforma da Catedral Metropolitana, a partir de 1922, a qual dotou de magnífico carrilhão de sinos e de um órgão de tubos, custeado pessoalmente pelo Sr. Bispo [...]’’.[8] O órgão originalmente era de tração pneumática que foi alterada para eletro-pneumática pelo organeiro José Carlos Rigatto, possui dois manuais de 56 teclas, pedaleira de 27 teclas, 23 registros sendo 14 reais e assim possuindo aproximadamente 1100 tubos.