„Ta katedra nad doliną Renu pozostałaby w mojej pamięci w całej swojej potędze i wielkości, nawet gdybym nigdy więcej jej nie zobaczyła” – napisała pisarka Anna Seghers.
Potężna katedra nawet tysiąc lat po jej wybudowaniu nadal nadaje miastu charakter i kształtowała jego historię. Moguncja, położona na skrzyżowaniu starych szlaków handlowych, stała się dzięki działalności św. Bonifacego od 746/47 r. centrum kościelnym na północ od Alp; otrzymała tytuł „Stolicy Apostolskiej”, gdy rządził w Moguncji Willigis (975-1011).

Willigis, arcybiskup i jednocześnie arcykanclerz Cesarstwa Niemieckiego, położył w 975 roku kamień węgielny pod katedrę, wzorowaną na Bazylice św. Piotra w Rzymie.
W ciągu wieków w katedrze w Moguncji odbyło się siedem koronacji królów. Jednak nowy budynek nie przetrwał dnia poświęcenia w sierpniu 1009 roku – pożar zniszczył budynek i katedra mogła być ponownie używana dopiero w 1036 roku. Willigis został zatem pochowany w kościele św. Stefana.

Z tego okresu pochodzi najstarszy zachowany element wyposażenia romańskiej bazyliki filarowej: brązowe skrzydła drzwi portalu rynkowego. Napis na tej uroczystej bramie wskazuje na budowniczego i artystę. Katedra ma trzy nawy, dwa chóry i liczne przybudówki kaplic. Zachodni chór z ołtarzem głównym jest poświęcony św. Marcinowi, a wschodni chór św. Stefanowi.

Katedra w Moguncji nadal otoczona jest niemal całkowicie zabudową. Powstała na przestrzeni wieków „góra katedralna” z czerwonego piaskowca kontrastuje z romańską kaplicą św. Gotarda, zbudowaną z jasnego kamienia, którą arcybiskup Adalbert wznosił przed 1137 r. jako kaplicę arcybiskupów. Znajduje się tam krucyfiks z okresu panowania dynastii Stauferów. W latach 1778/79 Ignaz Michael Neumann, syn słynnego barokowego architekta Balthasara Neumanna, zbudował na cmentarzu domy katedralne. Wyposażył je w ognioodporne kamienne dachy.

W ciągu wieków katedra płonęła siedem razy, więc strach przed ogniem był ogromny. Po uderzeniu pioruna w 1767 roku Neumann nadał zachodniej wieży krzyżowej nowy szczyt, nawiązujący formą do gotyckiej kondygnacji dzwonniczej. Budowę ponownie wykonano z kamienia, a nie jak wcześniej z drewna.

Chór wschodni, którego mury mają ponad dwa metry grubości, jest najstarszą częścią katedry. Jego wieża krzyżowa została częściowo zniszczona w 1793 roku podczas ostrzału Moguncji i odbudowana na początku XIX wieku. Architekt miejski Georg Moller zaprojektował okrągłą żelazną kopułę, która później została usunięta na rzecz historycznego dachu dwuspadowego. Szczególną ozdobą są kapitele portalu Liebfrauenportal, wykonane przez lombardzkich kamieniarzy około 1100 roku. W XIX wieku pod chórem wschodnim odkryto kryptę zbudowaną w stylu XI wieku.

Późnoromański chór zachodni powstał między 1200 a 1239 rokiem. W XV wieku jego wieża skrzyżowania otrzymała gotycką dzwonnicę. Rzeźbione rokokowe stalle z 1767 roku zostały uratowane przed wyprzedażą przez biskupa Josepha Ludwiga Colmara, mianowanego przez Napoleona. To właśnie Colmar przekonał cesarza Francuzów, aby nie burzył katedry po sekularyzacji w 1803 roku.

Od 1928 roku biskupi są chowani w nowej krypcie pod chórem zachodnim. Spośród 84 biskupów i arcybiskupów rządzących po Bonifacym 45 zostało pochowanych w katedrze. Wiele nagrobków z okresu od XI do XX wieku znajduje się przy filarach i ścianach kościoła oraz krużganka. Często idealizowane wizerunki dostojników kościelnych odzwierciedlają historię diecezji Moguncji. Kompletność i dobry stan zachowania sprawiają, że ta galeria portretów jest jedną z najważniejszych atrakcji katedry. Stare malowidła ścienne i witraże nie zachowały się. Malowidła ścienne w nawie głównej, wykonane według projektów malarza Philippa Veita, przypisywanego nazarejczykom, pochodzą z poprzedniego stulecia.

Atrakcją jest ołtarz maryjny w kaplicy Ketteler z „piękną mieszkanką Moguncji”. Późnogotycka grupa figur drewnianych (ok. 1510 r.) jest dziełem rzeźbiarza Hansa Backoffena, z którego warsztatu pochodzą trzy pomniki nagrobne w katedrze.
Krużganek z XV wieku ma dwie kondygnacje. W przyległych budynkach klasztornych mieszkali niegdyś kanonicy. Obecnie mieści się tam biskupie muzeum katedralne i diecezjalne. W odrestaurowanych późnogotyckich salach wystawowych można podziwiać skarby sztuki sakralnej z okresu późnego średniowiecza i czasów nowożytnych.