La ciudad de Baeza fue sede episcopal visigoda desde el siglo IV. Después pasó a estar bajo dominio musulmán para, finalmente, pasar de nuevo a manos cristianas tras la reconquista en 1227. En aquel momento, se nombró obispo a fray Domingo de Soria, sin embargo, tras la recuperación de Jaén en 1246, la diócesis se trasladó allí en 1249. Sin embargo, el papa Inocencio IV permitió que la ciudad baezana mantuviese su sede catedralicia y un tercio del cabildo.
En el lugar donde hoy está la catedral hubo un templo visigodo, después, se convirtió en mezquita, de la que quedan elementos estructurales, como, por ejemplo, un arco de herradura prácticamente cegado en la torre, entre otros muchos elementos, y posteriormente, pasó a ser un templo gótico.
El primer derrumbe de la seo se produjo en 1529, momento en el que se inició la edificación de una nueva catedral gótica (de la que persiste el primer tramo de la cabecera), la cual, en 1567, vuelve a venirse abajo. Es en el siglo XVI, y sobre todo a partir de este momento, que se suceden las intervenciones que le dieron el aspecto actual.
La catedral de Baeza tiene tres naves, cabecera recta, todas las bóvedas cerradas a la misma altura y un claustro gótico, vestigio de la primera fábrica, en el lado derecho del edificio. Este junto con el trascoro sonlos lugares donde estaría parte de la mezquita. Por otra parte, también contó con coro en el centro de la nave, pero este desapareció durante el episcopado de Félix Romero Mengíbar (1954-1970), tras el Concilio Vaticano II que abogaba por la completa visibilidad del interior del templo.
La intervención de Andrés de Vandelvira en la catedral baezana viene ya indicada en el contrato que firmó con la seo giennense en 1553, pues en él se le obligaba a “visitar la obra de la ciudad de Baeza” y también a dar trazas para ella si fuese necesario. Tras el derrumbe se puso al frente de las obras y su mano se ve principalmente en la nave, desde el segundo tramo hasta los pies. El tipo de pilar empleado es más sencillo que el utilizado en Jaén y consiste en medias columnas corintias adosadas a un pilar central que se elevan sobre una pequeña basa y, sobre el capitel, un trozo de entablamento. Sin embargo, en este caso, no hay un cuerpo supletorio, a diferencia de la seo giennense, donde sí lo hay. Toda esta zona se cubre con bóvedas vaídas que se decoran con molduras de estuco.
También debemos atender a la unión que se realiza entre la parte gótica (la cabecera) y la parte renacentista, que se hace a través de la remodelación de los pilares góticos y la adición de un arco de medio punto sobre un friso decorado con figuras.
La bóveda del crucero está decorada con medallones de estuco y pinturas murales. En estos medallones se representan a San Pedro, San Andrés, San Juan Bautista, los Padres de la iglesia y el Espíritu Santo. La construcción se alargó hasta el año 1593 tal y como se indica en la inscripción de la base de la bóveda.
Por otra parte, hay dos capillas que podemos añadir a la factura de Vandelvira, una es la de San Miguel o los Arcedianos, fundada por Diego Luca y Francisco de Herrera, canónigos y arcedianos, en 1560. Esta se puede documentar como diseño de Vandelvira, no solo por las formas empleadas, que nos recuerdan a la capilla de los Benavides en el orden gigante apilastrado, sino también por el contrato para el retablo (que hoy está desaparecido) descrito por el entallador Luis de Aguilar, con condiciones dadas por el de Alcaraz de su propia mano. La portada consiste en un arco de medio punto con cuatro hornacinas a los lados que albergan las esculturas de Santiago, San Francisco, San Pablo y la desaparecida de San Pedro. En el intradós del arco se representan las siete virtudes, las cuales podemos identificar por las cartelas que hay en la zona superior. Estas se corresponden con los pecados capitales con cartelas en la parte inferior. En las enjutas hay dos figuras femeninas recostadas con los nombres de los fundadores. Sobre el arco, hay un friso, y sobre este un relieve del Entierro de Cristo con dos hornacinas laterales en las que se representan a los santos Juanes. Todo el conjunto se remata con un frontón recto en cuyo tímpano aparece Dios. La Fe y la Justicia están recostadas sobre el frontón sosteniendo una cartela y los escudos de los fundadores.
También podemos incluir la capilla de San José, que, aunque de factura posterior, presenta ecos vandelvirianos. Esta se abre con un arco de medio punto y a los lados soportes antropomorfos. El entablamento tiene abundante decoración escultórica, y en el centro, en el interior de una hornacina se sitúa la Virgen con el Niño.
