Muchas fueron las circunstancias que confluyeron para que en el siglo XIII se iniciase su construcción. Una de ellas fue el nombramiento del obispo Mauricio, un personaje muy culto que había estudiado en París y que conocía ampliamente la nueva estética constructiva francesa. En cuanto a los artistas que trabajaron en ella, sabemos que es posible que en los inicios trabajase el maestro Ricardo, pero el primero que tenemos constancia documental es del maestro Enrique, colaborador también en la catedral de León. También trabajaron en la catedral, Juan y Simón de Colonia, arquitectos de origen alemán, cuya influencia dejaron en el remate de las torres de la fachada.
La catedral burgalesa muestra claras reminiscencias con la arquitectura gótica francesa. La planta es de cruz latina con tres naves divididas en seis tramos. El crucero, marcado en planta, es de una sola nave. La cabecera es profunda y está dotada de girola. El muro de la nave central está dividido en tres partes: los arcos que comunican las naves, un amplio triforio, elemento que tenderá a desaparecer y, por último, grandes ventanales apuntados, que permiten la penetración de la luz en el interior de este magnífico edificio. La luminosidad se ve reforzada por el rosetón de los pies y el situado en el brazo meridional del crucero. toda esta estrcutura está cubierta con bóvedas de crucería de una gran simplicidad, como corresponde al momento más clásico del Gótico español.En el exterior podemos ver dobles arbotantes siguiendo la tradición francesa. Su fachada muestras claras similitudes con la catedral de Reims. En las torres y en las partes altas de la catedral se encuentran un importante conjunto escultórico, entre las que se hallan imágenes de los ocho reyes de Castilla y León, de la misma manera que sucedía en Reims, en un claro intento por vincular la religión a la monarquía. Las agujas de la torres que se encuentran a los pies de la iglesia están bellamente caladas y son obra de Juan de Colonia.
Una de las partes más hermosas de toda la catedral es el cimborrio que se erige en el centro del crucero. Está bellísimamente decorado con diversos motivos iconográficos: escudos pertenencientes a la monarquía, a la ciudad o a diversos prelados, así como santos especialmente venerados en la ciudad de Burgos. El cimborrio, realizado por Juan de Colonia, se vino abajo en 1539 por lo que Juan Vallejo acometió su reconstrucción un tiempo después, levantando sobre cuatro pilares una bóveda estrellada de plementería calada.Una mención especial merece la capilla del Condestable. Fue concedida a doña Mencía de Mendoza en el año 1482 con la finalidad de que allí se construyese un gran panteón para ella y su esposo, Pedro Fernández de Velasco, quien fue Condestable de Castilla. Las obras se le encargaron a Simón de Colonia. En el centro de la capilla se encuentran sendos sepulcros bajo una increible bóveda estrellada que se considera una de las realizaciones más interesantes de nuestra arquitectura gótica y en las que es posible percibir cierta influencia musulmana.
El problema del desnivel del brazo septentrional del crucero fue solventado por Diego de Siloé con la realización de la Escalera Dorada entre 1519 y 1522, de rasgos pelnamente renacentistas. Está esculpida con una gran riqueza iconográfica, motivos
vegetales, animales fantásticos, esfinges, bichas y otros animales que se distribuyen a
lo largo de los muros y arcos de la escalera. La escalera, fue terminada y rematada con una baranda de hierro
sobredorado de gran belleza, obra del maestre francés Hilario. Se cuenta que fue Napoleón la última persona en bajar por esta
escalera, la cual en la actualidad se encuentra cerrada y tan solo se utiliza en Jueves y
Viernes Santo, engalanada e iluminada por gran número de velas, cuya luz tintineante da
un aspecto mágico a esta bella obra. Como última curiosidad, decir que la Escalera Dorada fue el
modelo de la escalera que se puede admirar en la Ópera de Paris. 