Theo một số nguồn tin, nhà thờ được Hoàng đế Constantinus Đại đế ủy nhiệm và xây dựng trên đỉnh một cung điện của Thánh Helena, mẹ của ông. Sau khi chuyển biến Constantinus sang Cơ Đốc giáo, giám mục Maximin (329-346) được cho là đã phối hợp xây dựng một nhà thờ, vào thời điểm đó là tập hợp của các cấu trúc Công giáo lớn nhất ở phương Tây ngoài Roma. Trên một nền đất rộng gấp bốn lần kích thước của nhà thờ hiện tại không dưới bốn vương cung thánh đường, một nhà rửa tội và một nhà phụ. Nghiên cứu khảo cổ xác nhận rằng nhà thờ hiện tại, cũng như các nhà thờ liền kề và Nhà thờ Đức Mẹ được nâng lên trên nền móng của các tòa nhà La Mã cổ đại của Augusta Treverorum. Bốn trụ gạch hiện tại của nhà thờ cũng như các phần của bức tường gạch bên ngoài là tàn dư từ thời kỳ này.

Nhà thờ thế kỷ thứ 4 bị bỏ lại trong đống đổ nát bởi người Frank nhưng được xây dựng lại sau đó. Nó đã bị phá hủy một lần nữa bởi người Viking vào năm 882. Dưới thời Tổng Giám mục Egbert (950-993) việc xây dựng bắt đầu và hoàn thành bởi Poppo von Babenberg (986-1047). Mặt tiền phía tây nổi tiếng có từ thời kỳ này, mặc dù nhà thờ chưa hoàn thành cho đến năm 1196. Trong suốt nhiều thế kỷ, nhà thờ tiếp tục được xây dựng và tôn tạo, theo xu thế của thời kỳ với các vòm cuốn Gothic, điêu khắc thời Phục hưng và nhà nguyện Baroque, nhưng tổng thể phong cách của tòa nhà vẫn là kiến trúc La Mã cốt lõi.