С V века на этом месте сменили друг друга несколько религиозных построек: самые первые, не сохранившиеся до наших дней раннехристианские церковь и баптистерий, романская церковь середины XII века и немного западнее их новое здание. Фрагменты стены из розового известняка и напольной мозаики раннехристианской церкви и баптистерия обнаружили в XIX веке.
В интерьере, в северном рукаве трансепта, располагается ренессансный алтарь святого Лазаря XV века каррарского мрамора работы Франческо Лаураны, придворного скульптора короля Рене I. В старом соборе также примечательна капелла Святого Серена, где находятся мраморный алтарь XIII века с мощами святого и терракотовый барельеф на тему снятия Иисуса с креста работы флорентийской мастерской Луки делла Роббиа конца XV века.
26 сентября 1852 г. Наполеон III заложил первый камень в фундамент «нового собора», строительство которого продолжалось 41 год. Он стал самым большим французским собо-i ром, созданным со времен Средневековья, его здание может принять од-т новременно 3000 человек. По замыслу авторов проекта, грандиозность сооружения должна была символизировать важность второго по величине города и первого порта Франции. Архитектура собора по проекту Леона Водуайе эклектична и сочетает в себе многие стили и направления: византийские купола и мозаики, романские и готические элементы.
Здание собора состоит из монументального портала с двумя башнями и величественного нефа с капеллами. Для строительства использовались самые разнообразные материалы: зеленый флорентийский камень, белый каррарский мрамор, камни из Калиссана и Гарда, оникс из Италии и Туниса. Интерьер собора пышно декорирован венецианской мозаикой.
Возле входа в собор можно видеть скульптуру Анри де Бельзюнса, епископа Марселя в период страшной эпидемии чумы 1720 года. В третьем пролете нефа расположена скульптурная группа работы Огюста Карли «Вероника, протирающая лицо упавшего Иисуса». Живописная мозаика венецианского стиля, устилающая пол, привлекает внимание оригинальностью изображений. Свет в помещение падает с 60-метровой высоты через восемь сдвоенных сводчатых окон, над которыми расположены круглые витражи-розы. В углах, образованных гигантскими опорами, размещены монументальные скульптуры четырех евангелистов работы марсельского скульптора Луи Ботинелли.
В центре находится главный алтарь из каррарского мрамора, украшенный мозаикой работы Анри-Антуана Ревуаля. В капелле Девы Марии находится могила канонизированного в 1995 году марсельского епископа Эжена де Мазено, основателя монашеского общества «Миссионеры Облаты Непорочной Марии».
