Los primeros planos de la iglesia fueron trazados en 1879 por Francisco de Cubas con la idea de que sirviera de panteón para la fallecida reina María de la Mercedes. La primera piedra se puso en 1883 pero cuando el Papa León XIII otorgó en 1885 la bula por la que se creaba el Obispado de Madrid-Alcalá se transformó el proyecto de la iglesia en catedral.

Las obras se iniciaron a buen ritmo y en mayo de 1911 se había abierto la cripta al culto. Las obras se detuvieron durante la Guerra Civil, y en los años inmediatamente posteriores se empezó a cuestionar la pertinencia del lenguaje elegido por Cubas y su relación con el entorno, en particular con la arquitectura barroca del Palacio Real. Por esto en 1944 el Marqués de Lozoya, entonces Director General de Bellas Artes, convocó un concurso para dar una nueva solución arquitectónica a la catedral, siendo elegida la propuesta de Carlos Sidro y Fernando Chueca, quienes dan al exterior un aspecto historicista, inspirado por las arquitecturas de los Austrias, con un lenguaje que deriva del manierismo y primer barroco y que se relacionaría con el Palacio por la utilización de los mismos materiales. Una suerte de híbrido entre exterior clasicista e interior gótico. Con este impulso y la voluntad política para acabarlo, se pudo concluir el templo en 1993.

Aconsejo la visita al Museo y Cúpula de la Catedral. Por un lado los objetos expuestos en el museo tienen un valor histórico y religioso considerable. Desde la cúpula tenemos unas vistas increíbles de los tejados de Madrid y de San Francisco El Grande, y de la Casa de Campo, sin duda uno de los mejores miradores de Madrid.

Menos visitada pero igual de impresionante o más es la Cripta de la Catedral, situada exactamente debajo de la Catedral y con las mismas dimensiones de planta. Su entrada, situada en el lado sur del edificio, por la Calle Mayor, recuerda la de algunos templos medievales.