A construção da catedral nova e definitiva foi iniciada no reinado de D. Sebastião, decisão tomada em 1562. O ano crucial na história deste edifício foi o de 1614, quando foi alterado o plano inicial e se fez o que viria a dar ao templo a conformação que hoje podemos admirar. A primeira missa foi celebrada na nova igreja em 25 de Novembro de 1619.

No final de 1625 os operários e mestres estavam a ponto de acabar a capela-mor e o cruzeiro, e em 1630 o vice-rei ordenou que primeiro se terminasse a fachada, as torres e o altar-mor e que só depois é que se pensasse em fazer um claustro que o arcebispo ou o Cabido desejavam desde logo começar. A conclusão deu-se em 1631, no tempo do vice-rei conde de Linhares, faltando então somente alguns retábulos e poucas outras coisas. A autoria do projecto inicial é desconhecida, mas grande parte dos trabalhos definitivos foram dirigidos por Júlio Simão, provavelmente quem fez o projecto final, antes de 1614.