
Katedrála může být nejstarším kostelem v Estonsku. Původně jednolodní stavba byla po úpravách ve 14. a 15. stol. přestavěna na trojlodní. Boční lodě jsou od té hlavní odděleny dvěma trojicemi čtvercových pilířů z 2. pol. 14. stol. Na nich spočívají křížové klenby. Na jižní straně má katedrála přistavěny boční kaple a dva vstupní vestibuly. Presbytář má polygonální závěr. Západní barokní věž pochází z let 1778-1779. Korouhev na věži nese letopočet 1779.
Výzdoba interiéru pochází z období po velikém požáru v roce 1684. Na levé straně triumfálního oblouku je barokní dřevěná kazatelna od řezbáře Christiana Ackermanna z roku 1686 s vyobrazením apoštolů. Od něj je také oltář z let 1694-1696. Na pravé straně triumfálního oblouku je vyvýšená krytá lavice pro bohaté tallinské rodiny Manteuffelsů a Patkulsů. Lavice v lodi jsou rozděleny přepážkami do soukromých rodinných oddílů. Každý oddíl obvykle patřil některé rodině, která jej buďto vlastnila nebo za něj platila nájemné. Oddíly blíže k oltáři byly dražší. Poloha oddílu v kostele tak odrážela společenské postavení rodiny. Stěny kostela zdobí vyřezávané dřevěné erby bohatých tallinských rodin.
V rámci této stavební aktivity začali dominikáni stavět kamennou katedrálu. Ta je poprvé zmiňována v roce 1233, kdy na kopci Toompea došlo k ozbrojenému střetu mezi řádovými bratry a jejich odpůrci. Tento boj se přesunul z ulic do rozestavěné katedrály. Ta je zmiňována v dopise poslaném do Říma. Řádoví bratři v něm žádají papeže o opětovné posvěcení stavby po jejím znesvěcení. Stavba pak byla dokončena v roce 1240. Na začátku 14. stol. byl presbytář přestavěn do své dnešní podoby. Přestavba lodě do dnešní trojlodní podoby probíhala od třicátých let 14. stol. do třicátých let 15. stol. V roce 1561 dobyli sever Estonska Švédové. Od té doby je katedrála v rukou luteránské církve. V roce 1684 horní město vyhořelo, načež byla katedrála opravena. Teprve v letech 1778-1779 byla postavena její západní barokní věž. V roce 1640 byl v katedrále pochován šlechtic Jindřich Matyáš Thurn, jeden z vůdců českého stavovského povstání proti císaři Ferdinandu II. Jindřich vedl skupinu vzbouřenců během pražské defenestrace 23. května 1618. Po prohrané bitvě na Bílé hoře odešel do exilu a usadil se v estonské Pernavě (Pärnu). V roce 1788 byl v katedrále pochován ruský admirál Samuel Greig (1736-1788). Samuel byl skotského původu. Nejprve sloužil v britském námořnictvu. Později dostal nabídku na službu v ruském námořnictvu. Vypracoval se nejprve na kapitána a nakonec na admirála. Zemřel na horečku v přístavu v Tallinnu a na příkaz carevny Kateřiny Veliké dostal státní pohřeb. Katedrála dnes patří tallinskému arcibiskupství a je hlavním svatostánkem estonské luteránské církve..