Кафедральный собор Тулузы изначально был задуман как романский, он на протяжении всей своей истории подвергался различным изменениям и доработкам, и в результате представляет собой причудливое смешение нескольких стилей. Иногда можно услышать даже прозвище «незавершенный собор». Судя по некоторым источникам, собор Святого Стефана был скорее всего сооружен на месте капеллы III века, но это предположение до сих пор не доказано, так как не проводилось никаких раскопок. Также существует упоминание о церкви, находившейся на этом месте в IX веке, но никаких ее следов не обнаружено.
В действительности история кафедрального собора Святого Стефана началась в 1073 году, когда тулузский епископ Исарн решил построить на месте прежней базилики новую, более вместительную церковь. От этой постройки, которая так и не была закончена, осталось только несколько элементов. Следующий этап строительства относится к 1211 году, когда граф Раймунд VI построил неф, стиль которого явился предшественником готики юга Франции, который распространился примерно полвека спустя. Далее, около 1275 года Бертран Лиль, избранный на должность епископа, задумал возвести в Тулузе грандиозный собор, который, будь он завершен, мог бы соперничать с соборами Реймса или Амьена. Для осуществления этого плана была снесена апсида церкви епископа Исарна, на месте которой был выстроен огромный хор. Но из-за финансовых трудностей он так и остался единственной построенной частью нового собора. Таким образом, на одном месте оказалось две отдельные недостроенные церкви: неф церкви Раймунда VI и хор церкви Бертрана Лиля, в свою очередь содержащий остатки романской базилики, начатой епископом Псарном. Эти части были объединены в один собор в XVI веке.
Вплоть до XX века этот причудливый собор продолжал обрастать новыми разнородными элементами.
К примеру, в 1447 году был сооружен портал епископа Мулена, в XVI веке при епископе Иоанне Орлеанском была надстроена колокольня, а в XVII веке стены собора были укреплены контрфорсами. Уже в XX веке был сооружен северный портал, а также построен дополнительный рукав трансепта на руинах капеллы XV века.
Западный фасад собора, обращенный к площади Святого Стефана, является асимметричным. Двойной портал в стиле пламенеющей готики сдвинут к правому краю фасада. Над ним располагается окно-роза, в котором сохранились оригинальные витражи XVI века. С левой стороны фасад венчает колокольня.
Внутреннее пространство собора также лишено симметрии. Хор несколько сдвинут по отношению к оси нефа, поскольку предполагалось, что i неф будет разрушен впоследствии. Хор окружен обходной галереей, из которой открываются четырнадцать капелл, построенных в промежутке между XV и XVI веками. В них находятся разнообразные предметы церковной утвари, купели, скульптуры и росписи, датирующиеся теми же веками. Декор хора относится к XVIII веку и выполнен в стиле барокко. В наши дни собор Святого Стефана является действующим кафедральным собором Тулузы.
