El comienzo de la construcción está datada a fines del siglo XI (privilegios de la infanta Urraca en 1071 y de los condes de Galicia, Raimundo y Urraca, en 1095). La planta románica y los capiteles van a influir en toda la región del obispado de Tui medieval, entre el río Lima y la ría de Vigo. El claustro gótico, de la segunda mitad del siglo XIII, es el mayor claustro medieval conservado en Galicia. Dentro del claustro se conserva la única sala capitular románica existente en Galicia y una de las mayores en su género en España. Parte de su orfebrería sería realizada por plateros judíos y conversos en los siglos XV y XVI (cáliz gótico, copón de coco, cetros de las dignidades, acetre, etc.).

La colección de mobiliario litúrgico barroco es de los más interesantes a nivel español: sillería del coro (1699), puertas historiadas (1707), cajonería de la sacristía (1712), sillería de la sala capitular (1712), órganos de San Telmo y Santiago (1714) y monumento eucarístico de jueves santo (1775).