Los libros y varios escritos la describen como uno de los monumentos históricos más importantes de Cuenca, también como una de las obras arquitectónicas más antiguas  de la urbe.

La construcción de la iglesia del Sagrario, más conocida como Catedral Vieja, empieza con la fundación española en 1557. “Como todo asentamiento español en esa fecha ya se mandaba a construir una capilla pequeña, al frente la plaza y el cementerio ubicado en este mismo sector”, explicó Nataly Vázquez, guía del Museo Catedral Vieja.

De acuerdo con el libro de Adolfo Parra Moreno, Rostros de los Barrios de Cuenca, después de 10 años, empezó su edificación. “Nació como un templo parroquial”, menciona en autor.

Vázquez indicó que inicialmente fue una iglesia pequeña, una ermita construida sobre cimientos de piedras traídas desde Pumapungo, sitio que formaba parte de la ciudad inca. Con el  paso de los años la pequeña estructura fue se amplió.

A finales de 1500 se donó un espacio para que 4 familias de españoles, que se asentaron con la fundación, construyeran su propia capilla dentro de la iglesia.  Cada una tenía una diferente advocación y decoración.  

La capilla de la familia Coronel de Mora estaba consagrada a San José; la capilla de la familia Hernández  glorificada  a la  Virgen Dolorosa; la de los Avendaño fue consagrada al Divino Corazón de Jesús y, la de la familia Narváez fue más conocida como la capilla del Santísimo.

Al templo, en  conjunto, se lo conocía como iglesia Mayor, Matriz o Parroquial.

De acuerdo al libro Guía Turística de Cuenca de Ramal Veintimilla, no fue una construcción especial ni suntuosa; sin embargo, destaca que los científicos de la Misión Geodésica, utilizaron la torre del templo como uno de los puntos de referencia para las triangulaciones de medición del Arco Terrestre, en 1730.

De esta medición, un sabio colombiano, cerca de 100 años después, señaló que era “más célebre que las Pirámides de Egipto”.

En el mismo escrito se indica que por más de 2 siglos la Real Audiencia de Quito había formado una sola Diócesis, hasta que en 1752 el Obispo de Quito, Juan Nieto Polo, comprendió la necesidad de compartir responsabilidad y separar de la Diócesis única los territorios de Cuenca, Loja y Guayaquil, que pasaron a constituir la Diócesis de Cuenca.

Con el asentamiento del Obispado en la ciudad se dio el momento en que el templo parroquial alcanzó la calidad de Catedral. En algunos escritos se indica que en 1779 se creó la Diócesis de Cuenca, mientras que otros señalan que en 1787 se instauraó el Obispado y fue ahí cuando el templo obtuvo este título.   El primer prelado de la ciudad fue José Carrión y Marfil.

“En 1779 Cuenca es nombrada obispado, pero no hubo apoyo o quizás recursos para construir otra iglesia y eso generó que le den un realce a este mismo templo para que funcione como catedral”, señaló la guía Nataly Vázquez, quien acotó que el templo nunca fue pensado como catedral sino como una iglesia matriz.

Desde 1920 a 1924 se realiza la última ampliación del templo en su parte superior.  Las ventanas y el cielo raso datan de esta fecha.

En 1981 fue cerrado por completo debido a que la gente asistía mayoritariamente a las eucaristías realizadas en la nueva catedral que fue consagrada en 1967.  “La iglesia poco a poco quedó  abandonada y en los 19 años que permaneció cerrada se deterioró mucho”, acotó.

A partir de 1999 se reabrió la iglesia e inició el proceso de restauración que duró hasta el año 2005. Cuando es reaperturada se encuentran con un templo pintado de amarillo en el interior y durante los 6  años de la  rehabilitación se recuperaron varios metros de pintura mural que existen en las paredes y que habían sido cubiertas.

En la actualidad, la Catedral Vieja es un museo de arte religioso, en donde también se realizan eventos culturales como conciertos de la Sinfónica, presentaciones de libros y sesiones solemnes. Se guardan reliquias como el órgano de viento que está en la parte alta.