Um 1000 wurde an dieser Stelle die erste Pfarrkirche errichtet. 1213/21 erfolgte die Gründung des Domstiftes St. Petri und der erste Dombau. Nach 1430 erhielt der Dom seine heutige Gestalt. 1456/63 wurde das vierte, südliche Schiff errichtet und 1492/97 fand der spätgotische Hallenbau seinen Abschluss.

Nach dem Stadtbrand von 1634 wurde der Bau wiederhergestellt und das Innere im barocken Stil ausgestaltet. Von den zwei geplanten Türmen wurde nur der Südturm ausgeführt und 1664 mit einer Barockhaube versehen. Restaurierungen erfolgten 1882/85, 1950/53 und 1987.

Seit der Reformation 1524 ist der Dom Simultankirche (röm.-kath. und evang.-luth.), wurde 1921 Kathedrale des Bistums Meißen und ist seit 1980 Konkathedrale des Bistums Dresden-Meißen.