L'édifice primitif date du V^e siècle, mais il n'en reste plus de trace visible. Quant au bâtiment du XI^e siècle, il a subi plusieurs remaniements successifs.

• Les rares témoins de cette époque sont d'une part l'une des parties de la première cathédrale romane où est placé le baptistère ainsi que la pierre funéraire gravée, datée de 1239,
• L'agrandissement effectué au XVII^e comporte la réalisation de la façade méridionale dont les quatre colossales colonnes et la monumentale porte figurent le second baroque provençal,
• Une tour carrée de 36m abrite un clocher, surmonté d'un remarquable campanile provençal en fer forgé.

Depuis 1905, la cathédrale appartient à la ville de Toulon

À l'intérieur de l'imposante cathédrale, la chapelle du Corpus Dei abrite un majestueux retable (décors sculptés situés à l'arrière de l'autel) en marbre et en stuc, figurant Dieu le Père, entouré d'une multitude d'anges.

Il faut compter parmi les œuvres notables de l'édifice, deux peintures de Pierre Puget, ainsi que des boiseries réalisées par Sénéquier, en 1829.