Povjesničari su identificirali dvije glavne vrste srednjovjekovnih katedrala, koje se obično klasificiraju kao romaničke i gotičke. Katedrale u romaničkom stilu općenito su građene između 800. i 1200. godine. Gotičke katedrale općenito su građene između 1200. i 1500. godine. Većina povjesničara vjeruje da je romanički stil arhitektonske gradnje u velikoj mjeri posudio iz arhitektonskih konvencija i Bizanta i Rimskog Carstva. Srednjovjekovne katedrale izgrađene u gotičkom stilu obično su uključivale više ukrasnih ukrasa i obično su uključivale arhitektonska poboljšanja koja su omogućila veće prozore i više stropove.
Glavne karakteristike romaničke arhitekture u srednjem vijeku obično uključuju vrlo debele, jake kamene zidove, male prozore i velike stupove koji su trebali držati krov katedrale. Arhitekti su u to vrijeme koristili brojne kamene svodove u gradnji svojih katedrala, vjerojatno zato što su vjerovali da ova arhitektonska značajka može ograničiti štetu od požara u slučaju požara. Lukovi se također nalaze u mnogim srednjovjekovnim katedralama u romaničkom stilu. Za arhitektonsku potporu često su se koristili pravilni lukovi, ali su se slijepi lukovi, kako ih nazivaju, često ugrađivali u zidove ovih katedrala kao dekorativni element. Osim toga, mnoge katedrale izgrađene u romaničkom stilu bile su u obliku križa, imale su više od jednog visokog tornja i često su imale prolaze koji su se spuštali niz strane unutrašnjosti duž lađe.
Gotičke katedrale obično su veće i bolje osvijetljene od srednjovjekovnih katedrala u romaničkom stilu, jer su te strukture mogle uključiti arhitektonski napredak koji je omogućio tanje, svjetlije zidove i veće prozore. Većina povjesničara arhitekture pripisuje izum letećeg podupirača pojavu gotičkih arhitektonskih stilova. To je obilježje omogućilo tadašnjim arhitektima da s vanjske strane podupru teški kameni krov katedrale, tako da zidovi i unutarnji stupovi nisu morali biti toliko debeli da bi spriječili urušavanje katedrale.
Većina srednjovjekovnih katedrala s velikim prozorima od vitraža izvedena je u gotičkom stilu. Gotičke katedrale obično također imaju mnogo više stropove, iako još uvijek obično sadrže lukove, svodove i stupove. Katedrale u gotičkom stilu obično su mnogo raskošnije ukrašene, osobito izvana. Na katedralama u gotičkom stilu mogu se pojaviti gargojli, isklesani vjerski prizori, kipovi vjerskih likova, pa čak i male šaljive skulpture. Te su katedrale često bile građene s unutarnjim prolazima uz strane lađe, a mnoge su sadržavale i male privatne kapelice i svetišta izgrađena sa strana lađe.
Većina povjesničara vjeruje da su srednjovjekovne katedrale gradile skupine nekvalificiranih radnika koje su obično podučavali dobro obučeni i obrazovani obrtnici. Gradnju katedrale obično je naređivao biskup biskupija, koji je obično prikupljao donacije od zajednice, a posebno od onih koji će umrijeti, za financiranje projekta. Povjesničari vjeruju da su se velike srednjovjekovne katedrale vjerojatno smatrale nužnim za smještaj brojnih vjerskih hodočasnika koji su u to vrijeme putovali Europom, prolazeći kroz različite zajednice kako bi odali počast važnim kršćanskim svetištima.