Dvě věže průčelí, které jsou pro olomoucké panorama neodmyslitelné, střeží klid uvnitř i vně kostela. Třetí věž, měřící téměř 101 m, je druhou nejvyšší kostelní věží u nás.
Roku 1131 byla na místě dnešní třílodní katedrály vysvěcena třílodní románská bazilika. Dodnes se dochovala původní krypta v románském slohu. Za svou dlouhou historii však stavba doznala mnoha změn na své tváři. K nejodvážnějším architektonickým zásahům patří stavba velkolepého barokního presbyteria v první polovině 17. století, o kterou se zasloužil kardinál František z Dietrichsteinu. Současnou novogotickou podobu katedrála dostala v letech 1883-1892. Tím byly jak exteriéry tak interiéry monumentální novostavby slohově sjednoceny. Z této doby pochází úctyhodné kostelní věže a tři vznosné vstupní portály, které znázorňují Zvěstování Panně Marii, Nejsvětější Trojici a Narození Páně Ježíše. Na jednom z regotizovaných oltářů je umístěn relikviář s ostatky Jana Sarkandra, který byl v Olomouci v roce 1995 svatořečen papežem Janem Pavlem II.
