La Catedral Vieja también es conocida como Iglesia de Santa Cruz, Iglesia Parroquial del Sagrario y Contaduría Eclesiástica, hasta 1838 fue la Catedral de Cádiz (de ahí su nombre) y se encuentra edificada sobre el solar de una antigua mezquita.

La primitiva iglesia, mandada construir por Alfonso X "El Sabio", fue varias veces destruida. De ella se conserva el arco de ingreso y la bóveda de crucería gótica de la capilla del Bautismo.

La construcción actual de la Catedral Vieja debe su proyecto a Cristóbal de Rojas y fue finalizada en 1602. Es de planta rectangular, con falso crucero y tres naves separadas por columnas de orden toscano y arcos peraltados de medio punto. El crucero se cubre con una cúpula semiesférica sobre pechinas. El exterior de la cubierta es de azulejos de varios colores. El campanario, separado del resto de la iglesia, está cubierto con un chapitel, también de azulejos polícromos. La Capilla del Sagrario fue finalizada en 1692, es de planta cuadrada y está cubierta con falsa cúpula encamonada de madera. Fue reformada interiormente por Torcuato Cayón.