La planta y distribución de la Mezquita almohade, símbolo de Al-Andalus, sigue hoy vigente en la Catedral de Sevilla, lo que la hace única respecto al resto de catedrales e iglesias de estilo gótico.
El Imperio almohade absorbió a Sevilla en 1151, con lo que comenzó una época de florecimiento cultural y social para la ciudad del Guadalquivir. Para reafirmar el dominio islámico sobre la región, el califa Abu Yaqub Yusuf ordenó la construcción de una gran mezquita en los terrenos que actualmente ocupa la catedral cristiana. A partir de marzo 1172 y hasta abril de 1198, artesanos y obreros de todas las clases sociales colaboraron en la edificación del recinto, que se inauguró, a pesar de no estar concluido, en 1182.
Ahmad Ben Baso, reconocido arquitecto de origen andalusí, fue comisionado para levantar la mezquita. Siguió el ejemplo de los palacios de Buhayra, que él mismo había construido. Para la mezquita, diseñó una planta rectangular de 113 × 135 metros, con una superficie de más de 15.000 m². Las diecisiete naves en las que estaba articulado se ornaban con arcos de herradura. La mezquita, a la que se accedía por la actual Puerta del Perdón, en la fachada sur, alojaba el extenso espacio ajardinado hoy conocido como Patio de los Naranjos.
La toma de Sevilla por las tropas cristianas del rey Fernando III de Castilla, en noviembre de 1248, causó un cambio radical en la metrópoli hispalense y la mezquita no fue la excepción, pues fue adaptada para usarse en la liturgia católica. En este estado permaneció hasta la segunda mitad del siglo XIII, cuando se iniciaron los proyectos para derrumbarla. El gran terremoto de 1356 dañó considerablemente la estructura de la vieja mezquita almohade. Aun así, no se presentaron proyectos para reemplazarla. Aún seguía la costumbre de emplear las mezquitas de las ciudades conquistadas como recintos para el culto cristiano, pero la tradición dejó de usarse a fines del siglo XIII. Por fin, en 1401 se diseña la estructura de la nueva catedral.
La tradición sevillana atribuye que los canónigos, al decidir la erección de la nueva catedral, afirmaron: «Hagamos una iglesia tan hermosa y tan grandiosa que los que la vieren labrada nos tengan por locos» y según el acta capitular de aquel día la nueva obra debía ser «una tal y tan buena, que no haya otra su igual». Al año siguiente se iniciaron los trabajos, cuya fábrica original se inauguró en 1506. Alonso Martínez fue, con toda probabilidad, el autor de los planos originales, hacia 1386. Charles Gauter de Rúan dirigió las obras entre 1439 y 1448. En la última etapa de la construcción, hacia las postrimerías del siglo XV, el cargo de maestro mayor lo tomó Alonso Rodríguez.
El templo gótico resultó mucho más grande y majestuoso de lo que se había planeado. Los constructores no hicieron cambios significativos al diseño original del cabildo. En principio, se pensó en derrumbar la Giralda, símbolo de la mezquita árabe, como señala el plano más antiguo conocido de la catedral —datado en 1480—. La idea fue desechada y, en su lugar, se decidió adaptar la Giralda como campanario. La construcción empezó por los pies del templo, en la esquina de la capilla de San Laureano, respetando la parte oriental en la que se encontraba la capilla real. Las obras alcanzaron en 1432, la parte de la cabecera. El proyecto original preveía una doble girola, a semejanza de la catedral de Toledo, pero se renunció a la construcción, por la oposición de la casa real al traslado de la capilla real. Se dispuso en su lugar una nave rectangular de carácter transversal que separa el transepto de la Capilla Real.