Projekat za izgradnju Katedrale uradio je Josip Vancaš kombinujući elemente romanike i gotike i tako stvorio sintezu po kojoj se ovaj objekat izdvaja od ostalih te vrste. Po tom projektu urađen je i dio enterijera. Izgradnja objekta je započela 1884. godine, a 1889. godine objekat je završen i predat na upotrebu sarajevskoj gradskoj opštini.[2] Katedrala je izgrađena na mjestu nekadašnjeg janjičarskog logora gdje je austro-ugarska uprava namjeravala da sagradi gradsku pijacu.[3]
U pročelju katedrale nalaze se dva 43,2 metra visoka zvonika, kvadratičnog presjeka. Unutar njih se nalaze zvona i to u zapadnom jedno zvono teško 2,5 tone, a u istočnom pet manjih zvona. Dužina katedrale iznosi 41,9 m, a širina 21,3 m.
Iznad glavnog ulaza ističe se luk i bogato dekorisana rozeta sa dekorativnim staklenim vitražom, a u sklopu donjeg dijela rozete nalazi se kip Srca Isusova. Iznad glavnih ulaznih vrata nalazi se reljef Presvetog Trojstva.