Katedral ini dirancang oleh Edgar de Oliveira da Fonseca dengan gaya modern berdasarkan gaya arsitektur Maya dari piramida.[1] Katedral saat ini dibangun antara tahun 1964 dan 1979 dan menggantikan tempat serangkaian gereja Keuskupan Agung yang telah berfungsi sebagai katedral sejak 1676, yang terbaru dan terkenal adalah Gereja Bunda Maria dari Gunung Karmel dari Takhta Kuno, sekarang dikenal sebagai "Katedral Tua", dibangun pada abad ke-18, dan telah dinyatakan sebagai katedral Rio pada awal abad ke-19.
"Katedral Baru", demikian kadang-kadang disebut, terletak di pusat kota. Berbentuk kerucut dan dengan diameter dalam 96 meter (315 ft) — diameter luar 106 meter — dan tinggi keseluruhan 75 meter (246 ft). Di dalam, luasnya 8.000 meter persegi dan cukup untuk 5.000 kursi(; memiliki kapasitas ruang berdiri 20.000 orang).
Empat jendela kaca patri katedral bujursangkar menjulang 64 meter (210 ft) dari lantai ke langit-langit.