La première cathédrale aurait été fondée par Saint-Tugdual, moine gallois titulaire de l’évêché, lors de la première évangélisation bretonne. De l’édifice roman (11ème siècle), rebâti après le passage des normands, ne subsiste que la tour dite « Hasting » dans le transept nord. La construction de l’actuel édifice, nécessitée par le développement du pèlerinage à Saint Yves canonisé le 19 mai 1347, commence dès 1356 par la façade occidentale, et ce, alors que sévit la guerre de succession de Bretagne.Le choeur, achevé en 1399, appartient à l’école anglo-normande du gothique rayonnant dans le duché de Penthièvre (cf. Notre-Dame de Lamballe, choeur de la cathédrale de Saint-Brieuc).
Enfin, le porche sud (« porche du Peuple ») et la « tour des cloches » sommée d’une haute flèche terminés en 1400, présentent les premiers signes du gothique flamboyant. Au nord, un superbe cloître achevé en 1468, complète l’ensemble épiscopal. De nombreux gisants et tombeaux ont été disposés récemment dans les galeries. Le logis abbatial (17ème – 18ème siècles) abrite aujourd’hui la mairie.
Dans le collatéral nord de la cathédrale, une chapelle abrite le tombeau de Saint Yves offert par le Duc Jean V après 1420 ; détruit en 1793, il a été reconstruit à l’identique de 1886 à 1889. Le tombeau de Jean V est situé dans la même chapelle.