Кафедральный собор является одним из самых ярких памятников испанской готики, он посвящен святой Марии. Его строительство было начато в XIII в. на месте древнероманского собора. Древний собор, в свою очередь, был возведен на месте королевского дворца Ордоньо II (Ordoño II), где раньше располагались древнеримские термы.
В облике собора угадываются черты Реймского собора во Франции (однако он в три раза меньше). Конструкция собора трехнефная, в основе его латинский крест. С запада к собору с двух сторон примыкают две башни: Часовая (El Reloj) и Колокольная (Las Campanas).
Портал Богоматери ла Бланка (Nuestra Señora la Blanca) (1270-1280 гг.) напоминает чертами французские готические порталы (определенные черты заимствованы у Шартрского собора), но сама скульптура, прежде всего, связана с собором в Бургосе, и отличается испанским своеобразием трактовки фигур и типом лиц.
Интерьер храма украшен цветными витражами более ста окон. Самих витражей в соборе насчитывается около 1800, некоторые из них достигают в высоту 12 м. Общепризнано, что витражи леонского Кафедрального собора являются лучшими в Испании (их можно было бы сравнить с витражами в парижской Сент-Шапель). Самые древние витражи XIII в. украшают окна центрального нефа.
Храм украшают работы испанских, итальянских и фламандских живописцев XIV-XVI вв. Особо выделяется рельеф с изображением святого Иакова в образе паломника, расположенный у центрального входа.
При соборе действует музей, открытый в 1964 г.
