Οι ιστορικοί έχουν εντοπίσει δύο κύριους τύπους μεσαιωνικών καθεδρικών ναών, που συνήθως ταξινομούνται ως ρωμανικοί και γοτθικοί. Οι καθεδρικοί ναοί σε ρωμανικό στιλ χτίστηκαν γενικά μεταξύ 800 και 1200 μ.Χ. Οι γοτθικοί καθεδρικοί ναοί χτίστηκαν γενικά μεταξύ του 1200 και του 1500 μ.Χ. Οι περισσότεροι ιστορικοί πιστεύουν ότι το ρωμαϊκό στυλ αρχιτεκτονικής κατασκευής δανείστηκε σε μεγάλο βαθμό από τις αρχιτεκτονικές συμβάσεις τόσο του Βυζαντίου όσο και της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας. Οι μεσαιωνικοί καθεδρικοί ναοί που κατασκευάστηκαν σε γοτθικό στυλ περιλάμβαναν συνήθως περισσότερες διακοσμητικές διακοσμήσεις και συνήθως ενσωμάτωναν αρχιτεκτονικές προόδους που επέτρεπαν μεγαλύτερα παράθυρα και ψηλότερες οροφές.
Τα κύρια χαρακτηριστικά της ρωμανικής αρχιτεκτονικής του Μεσαίωνα περιλαμβάνουν τυπικά πολύ παχούς, ισχυρούς πέτρινους τοίχους, μικρά παράθυρα και μεγάλους πυλώνες που προορίζονται να κρατήσουν την οροφή του καθεδρικού ναού. Οι αρχιτέκτονες εκείνη τη στιγμή χρησιμοποιούσαν πολυάριθμα πέτρινα θόλα στο χτίσιμο των καθεδρικών ναών τους, πιθανώς επειδή πίστευαν ότι αυτό το αρχιτεκτονικό χαρακτηριστικό θα μπορούσε να περιορίσει τις ζημιές από πυρκαγιά σε περίπτωση πυρκαγιάς. Αψίδες βρίσκονται επίσης σε πολλούς μεσαιωνικούς καθεδρικούς ναούς ρωμανικού στιλ. Τακτικές καμάρες χρησιμοποιήθηκαν συχνά για αρχιτεκτονική υποστήριξη, αλλά τυφλές καμάρες, όπως ονομάζονται, ήταν συχνά χτισμένες στους τοίχους αυτών των καθεδρικών ναών ως διακοσμητικό χαρακτηριστικό. Επιπλέον, πολλοί καθεδρικοί ναοί χτισμένοι σε ρωμανικό στιλ είχαν σχήμα σταυρού στην κατασκευή τους, είχαν περισσότερους από έναν ψηλούς πύργους και συχνά είχαν διαδρόμους που έτρεχαν στις πλευρές του εσωτερικού κατά μήκος του ναού.
Οι γοτθικοί καθεδρικοί ναοί είναι συνήθως μεγαλύτεροι και καλύτερα φωτισμένοι από τους μεσαιωνικούς καθεδρικούς ναούς ρωμανικού στιλ, επειδή αυτές οι δομές μπόρεσαν να ενσωματώσουν αρχιτεκτονικές προόδους που επέτρεψαν λεπτότερους, ελαφρύτερους τοίχους και μεγαλύτερα παράθυρα. Οι περισσότεροι ιστορικοί της αρχιτεκτονικής πιστώνουν την εφεύρεση του ιπτάμενου υποστηρίγματος με την έλευση των γοτθικών αρχιτεκτονικών στυλ. Αυτό το χαρακτηριστικό επέτρεψε στους αρχιτέκτονες της εποχής να στηρίξουν τη βαριά πέτρινη οροφή του καθεδρικού ναού από έξω, έτσι ώστε οι τοίχοι και οι εσωτερικοί στύλοι να μην είναι τόσο παχύι για να αποτρέψουν την κατάρρευση του καθεδρικού ναού.
Οι περισσότεροι μεσαιωνικοί καθεδρικοί ναοί με μεγάλα βιτρό γίνονται σε γοτθικό στιλ. Οι γοτθικοί καθεδρικοί ναοί έχουν επίσης πολύ υψηλότερα ανώτατα όρια, αν και εξακολουθούν κανονικά να περιλαμβάνουν καμάρες, θόλους και κολώνες. Οι καθεδρικοί ναοί γοτθικού στιλ είναι συνήθως πολύ πιο περίτεχνα διακοσμημένοι, ειδικά στο εξωτερικό. Gargoyles, γλυπτές θρησκευτικές σκηνές, αγάλματα θρησκευτικών προσωπικοτήτων, ακόμη και μικρά χιουμοριστικά γλυπτά μπορούν να εμφανιστούν σε καθεδρικούς ναούς σε γοτθικό στιλ. Αυτοί οι καθεδρικοί ναοί κατασκευάζονταν συχνά με εσωτερικούς διαδρόμους κατά μήκος των πλευρών του σηκού, και πολλοί περιείχαν επίσης μικρά ιδιωτικά παρεκκλήσια και ιερά κατασκευασμένα στις πλευρές του σηκού.
Οι περισσότεροι ιστορικοί πιστεύουν ότι οι μεσαιωνικοί καθεδρικοί ναοί χτίστηκαν από ομάδες ανειδίκευτων εργατών που συνήθως διδάσκονταν από καλά εκπαιδευμένους και έμπειρους τεχνίτες. Η κατασκευή ενός καθεδρικού ναού συνήθως διατάχθηκε από τον επίσκοπο των επισκοπών, ο οποίος συνήθως συλλέγει δωρεές από την κοινότητα, και ιδιαίτερα από εκείνους που πρόκειται να πεθάνουν, για τη χρηματοδότηση του έργου. Οι ιστορικοί πιστεύουν ότι οι μεγάλοι μεσαιωνικοί καθεδρικοί ναοί θεωρήθηκαν πιθανώς απαραίτητοι για να φιλοξενήσουν τους πολλούς θρησκευτικούς προσκυνητές που ταξίδευαν στην Ευρώπη εκείνη την εποχή, περνώντας από διάφορες κοινότητες για να αποτίσουν φόρο τιμής σε σημαντικά χριστιανικά ιερά.