Historiker haben zwei Haupttypen mittelalterlicher Kathedralen identifiziert, die normalerweise als romanisch und gotisch klassifiziert werden. Kathedralen im romanischen Stil wurden im Allgemeinen zwischen 800 und 1200 n. Chr. gebaut. Gotische Kathedralen wurden im Allgemeinen zwischen 1200 und 1500 n. Chr. gebaut. Die meisten Historiker glauben, dass der romanische Baustil stark von den architektonischen Konventionen sowohl von Byzanz als auch des Römischen Reiches übernommen wurde. Mittelalterliche Kathedralen im gotischen Stil enthielten normalerweise mehr dekorative Verzierungen und enthielten normalerweise architektonische Fortschritte, die größere Fenster und höhere Decken ermöglichten.
Zu den Hauptmerkmalen der romanischen Architektur im Mittelalter gehören typischerweise sehr dicke, starke Steinmauern, kleine Fenster und große Säulen, die das Dach der Kathedrale tragen sollen. Architekten verwendeten zu dieser Zeit zahlreiche Steingewölbe beim Bau ihrer Kathedralen, wahrscheinlich weil sie glaubten, dass dieses architektonische Merkmal den Brandschaden im Falle eines Feuers begrenzen könnte. Bögen sind auch in vielen mittelalterlichen Kathedralen im romanischen Stil zu finden. Regelmäßige Bögen wurden oft zur architektonischen Unterstützung verwendet, aber blinde Bögen wurden oft als dekoratives Merkmal in die Wände dieser Kathedralen eingebaut. Darüber hinaus waren viele im romanischen Stil erbaute Kathedralen kreuzförmig gebaut, trugen mehr als einen hohen Turm und hatten oft Gänge, die entlang des Kirchenschiffs an den Seiten des Innenraums verliefen.
Gotische Kathedralen sind normalerweise größer und besser beleuchtet als mittelalterliche Kathedralen im romanischen Stil, da diese Strukturen architektonische Fortschritte beinhalten konnten, die dünnere, leichtere Wände und größere Fenster ermöglichten. Die meisten Architekturhistoriker schreiben der Erfindung des Strebepfeilers das Aufkommen gotischer Baustile zu. Diese Eigenschaft ermöglichte es den Architekten der damaligen Zeit, das schwere Steindach der Kathedrale von außen abzustützen, so dass Wände und Innenpfeiler nicht so dick sein mussten, um den Einsturz der Kathedrale zu verhindern.
Die meisten mittelalterlichen Kathedralen mit großen Buntglasfenstern sind im gotischen Stil gehalten. Gotische Kathedralen haben normalerweise auch viel höhere Decken, obwohl sie normalerweise immer noch Bögen, Gewölbe und Säulen enthalten. Kathedralen im gotischen Stil sind in der Regel viel kunstvoller verziert, insbesondere von außen. Wasserspeier, geschnitzte religiöse Szenen, Statuen religiöser Figuren und sogar kleine humorvolle Skulpturen können in gotischen Kathedralen erscheinen. Diese Kathedralen wurden oft mit Innenschiffen entlang der Seiten des Kirchenschiffs gebaut, und viele enthielten auch kleine private Kapellen und Schreine, die an den Seiten des Kirchenschiffs errichtet wurden.
Die meisten Historiker glauben, dass mittelalterliche Kathedralen von Gruppen ungelernter Arbeiter gebaut wurden, die normalerweise von gut ausgebildeten und sachkundigen Handwerkern unterrichtet wurden. Der Bau einer Kathedrale wurde in der Regel vom Bischof der Diözesen angeordnet, der in der Regel Spenden von der Gemeinde und insbesondere von Sterbenden sammelte, um das Projekt zu finanzieren. Historiker glauben, dass große mittelalterliche Kathedralen wahrscheinlich als notwendig erachtet wurden, um die vielen religiösen Pilger aufzunehmen, die zu dieser Zeit durch Europa reisten und verschiedene Gemeinden durchquerten, um an wichtigen christlichen Heiligtümern zu huldigen.