Os historiadores identificaram dois tipos principais de catedrais medievais, geralmente classificadas como românicas e góticas. Catedrais em estilo românico geralmente eram construídas entre 800 e 1200 CE. As catedrais góticas eram geralmente construídas entre 1200 e 1500 dC. A maioria dos historiadores acredita que o estilo românico da construção arquitetônica se apóia fortemente nas convenções arquitetônicas de Bizâncio e do Império Romano. As catedrais medievais construídas no estilo gótico normalmente incluíam mais enfeites decorativos e geralmente incorporavam avanços arquitetônicos que permitiam janelas maiores e tetos mais altos.
As principais características da arquitetura românica na Idade Média geralmente incluem paredes de pedra muito grossas e fortes, pequenas janelas e grandes pilares destinados a sustentar o telhado da catedral. Os arquitetos da época usavam numerosos cofres de pedra na construção de suas catedrais, provavelmente porque acreditavam que esse recurso arquitetônico poderia limitar os danos por incêndio no caso de um incêndio. Arcos também são encontrados em muitas catedrais medievais em estilo românico. Arcos regulares eram frequentemente usados para apoio arquitetônico, mas arcos cegos, como são chamados, eram frequentemente construídos nas paredes dessas catedrais como uma característica decorativa. Além disso, muitas catedrais construídas em estilo românico tinham a forma de uma cruz em sua construção, ostentavam mais de uma torre alta e freqüentemente tinham corredores nas laterais do interior ao longo da nave.
As catedrais góticas são geralmente maiores e mais iluminadas que as catedrais medievais no estilo românico, porque essas estruturas foram capazes de incorporar avanços arquitetônicos que permitiam paredes mais finas e leves e janelas maiores. A maioria dos historiadores da arquitetura atribui à invenção do contraforte voador o advento dos estilos arquitetônicos góticos. Esse recurso permitiu que os arquitetos da época sustentassem o pesado teto de pedra da catedral pelo lado de fora, de modo que as paredes e os pilares internos não precisassem ser tão grossos para impedir o colapso da catedral.
A maioria das catedrais medievais, com grandes janelas com vitrais, é feita no estilo gótico. As catedrais góticas também costumam ter tetos muito mais altos, embora ainda incorporem arcos, abóbadas e pilares. As catedrais de estilo gótico são tipicamente muito mais ornamentadas, especialmente do lado de fora. Gárgulas, cenas religiosas esculpidas, estátuas de figuras religiosas e até pequenas esculturas de humor podem aparecer nas catedrais de estilo gótico. Essas catedrais eram muitas vezes construídas com corredores internos ao longo dos lados da nave, e muitas também continham pequenas capelas e santuários particulares construídos nas laterais da nave.
A maioria dos historiadores acredita que as catedrais medievais foram construídas por grupos de trabalhadores não qualificados, geralmente instruídos por artesãos bem treinados e conhecedores. A construção de uma catedral era geralmente ordenada pelo bispo das dioceses, que normalmente coletava doações da comunidade, e especialmente daqueles que estavam prestes a morrer, para financiar o projeto. Os historiadores acreditam que as grandes catedrais medievais foram provavelmente consideradas necessárias para acomodar os muitos peregrinos religiosos que viajavam pela Europa na época, passando por várias comunidades para homenagear importantes santuários cristãos.