La Catedral Metropolitana tuvo su origen primigenio en el siglo XVIII como ermita pajiza construida en el emergente caserío que quedaba en el cruce de caminos entre los valles de Aserrí y Barva, principalmente. La ermita del lugar conocido entonces como La Boca del Monte de Curridabá, dedicó la ermita al patriarca San José. La modesta edificación se localizaba en el sitio que hoy ocupa la Tienda Sacaglietti, actual calle 2, entre avenida 1 y avenida Segunda.

La construcción del nuevo templo en su actual localización, fue llevada a cabo con adobes, las obras iniciaron en 1825 y se inauguró en 1827. En 1848 la iglesia recibió el título de Catedral, por el primer obispo Monseñor Anselmo Llorente y La Fuente. Para 1878 el templo había sido reconstruido con ladrillos. A inicios del siglo XX la Catedral ya sumaba varias intervenciones, y junto al edificio del Teatro Nacional, eran los inmuebles más representativos de la ciudad capital.

A partir de entonces, la edificación ha sido objeto de otras intervenciones más en diferentes épocas, especialmente la llevada a cabo en 1990 cuando se le practicó un refuerzo estructural integral, se modificaron sus torres y se sustituyeron las verjas originales de hierro colado que delimitaban los jardines. Hoy día la Catedral Metropolitana conforma un conjunto de edificios junto a la Curia Metropolitana, la Casa Arzobispal y la Librería Católica.

Su lenguaje arquitectónico es de influencia historicista, en el que se combinan elementos de influencia neoclásica y de un austero barroco. Los vitrales fueron confeccionados en Francia a inicios del siglo XX, y el vía crucis fue confeccionado en Italia, tallado sobre piezas de madera de cedro amargo. En la esquina noreste del templo, el 18 de setiembre de 2006 se localizó una escultura de mármol blanco de Carrara, alusiva al Papa Juan Pablo II, obra del escultor costarricense Jorge Jiménez Deredia.

La catedral fue declarada Patrimonio Histórico Arquitectónico según decreto N°26936-C del 21 de mayo de 1998.