Katedral Chambéry didirikan pada tahun 1779 sebagai Keuskupan Chambéry. Setelah memperoleh wilayah Keuskupan Saint-Jean-de-Maurienne dan Keuskupan Agung Tarentaise pada tahun 1801, wilayah tersebut diangkat menjadi keuskupan agung pada tahun 1817. Pada tahun 1825 Saint-Jean-de-Maurienne dan Tarentaise dibentuk kembali sebagai keuskupan independen; pada tahun 1966 mereka sekali lagi ditambahkan ke Keuskupan Agung Chambéry, yang pada tahun 2002 mengadopsi nama sekarang Keuskupan Agung Chambéry, Saint-Jean-de-Maurienne, dan Tarentaise.
Bangunan ini berasal dari abad ke-15, ketika dibangun sebagai kapel Fransiskan. Lokasinya sangat berawa dan bangunannya ditopang oleh 30.000 tiang. Bangunan ini menjadi katedral setelah pembuatan tahta pada tahun 1779. Selama Revolusi Perancis bangunan ini dirusak secara luas, dan bagian dalamnya dipulihkan seluruhnya pada awal abad ke-19.
Di dalamnya terdapat ansambel lukisan trompe-l'œil terbesar di Eropa (hampir 6.000 m2) karya seniman Sevesi dan Vicario, serta labirin sepanjang hampir 35 meter dibangun pada tahun 1860-70 dan dipasang kembali pada tahun 1989.
Museum sejarah lokal di dekatnya, yang dulunya adalah biara Fransiskan, dihubungkan ke katedral melalui biara, menyimpan diptych gading abad ke-12 yang terinspirasi dari Bizantium.