Deze kathedraal is ontstaan in het begin van de 13de eeuw. Er wordt gezegd dat er zelfs archeologische aanwijzingen zijn die beweren dat het dateert van nog voor de 10de eeuw.
Regelmatig vinden er nu concerten van de kathedraal plaats en zijn er verschillende tentoonstellingen. Er hebben al heel wat koninklijke uitvaarten en huwelijken plaats gevonden. De laatste koninklijke trouwerij die er plaats vond was die van prins Laurent en prinses Claire in 2003.
De kathedraal werd gebouwd met gobertangesteen uit de steengroeven van Dilbeek. De gewelfhoogte van het schip is 26,5 meter.
Het laatste kwart van de 20e eeuw vond de meest intensieve restauratiecampagne van de Sint-Michielskathedraal plaats. Dat het middeleeuwse gebouw meerdere constructieproblemen had was al langer bekend. Tijdens vroegere restauraties was men er nooit in geslaagd deze constructieproblemen op te lossen. In sommige gevallen waren ze zelfs verergerd. Bij de laatste restauratie slaagde men er evenwel in de constructie voor lange tijd te stabiliseren. Een hele rits problemen, zoals waterinsijpeling, werd eveneens grondig aangepakt.
In de vloer is een meridiaanlijn ingewerkt. Zij ligt er in de vorm van een strip in de vloer. 's Middags, als de zon door een glas in loodraam schijnt, werpt het zonlicht een vlek op de meridiaanlijn. Bij een renovatie in 1988 is een deel van deze strip onder de trappen van het verhoogde altaar verborgen geraakt, maar dat is later weer hersteld. De meridiaanlijn volgt nu de trappen en het verhoog.
De monumentale trap voor de kathedraal, ontworpen door Pieter Paul Merckx, is geplaatst in de periode 1702-1707. Het was een geschenk van de stad Brussel. Oorspronkelijk was de trap aangebouwd tegen de stadsmuren om toegang te verschaffen tot de promenade ingericht op het stuk tussen de Lakensepoort en de Schaarbeeksepoort.
Preekstoel
De naturalistische preekstoel is in 1696-1699 gemaakt voor de Sint-Michielskerk van de Leuvense jezuïeten en in 1776 naar Brussel gebracht, na een ruiloperatie. Het is een overdonderend totaalkunstwerk, een synthese van de zondeval en de verlossing door de kerk. Onderaan verdrijft een aartsengel Adam en Eva uit het aards paradijs. Eva beschermt zich verschrikt met de arm terwijl ze in de andere hand nog de appel heeft. Adam verbergt angstig het hoofd. Uit de boom van de kennis van goed en kwaad kruipt een reusachtige slang die zich tot boven het klankbord kronkelt. Daar wordt ze verpletterd door de triomferende Maagd en haar Kind. Jan Baptist van der Haeghen voegde aan weerszijden van de trap nog een haag met dierenfiguren toe.
Kerkschat
In de kapel van het Sacrament van Mirakel wordt een belangrijke hoeveelheid edelsmeedwerk, borduurwerk en religieuze kunst bewaard. Verschillende relieken en kostbaar textiel zijn tentoongesteld, waaronder gewaden in zijde en gouddraad geborduurd, geschonken door verschillende koningen en ook een kelk, gift van Leopold I. Beroemd is de reliek van het ware kruis, daterend uit de 14e eeuw.
Orgel
Het groot Grenzing-orgel in het schip, waarvan de kast als een zwaluwnest hangt onder de gewelven, werd ingehuldigd in oktober 2000. Het orgel telt 4300 pijpen, verdeeld over 63 registers, 4 manualen (klavier) en 1 pedaal. Dit instrument is het werk van de Duitse orgelbouwer Gerhard Grenzing en zijn Spaanse medewerkers uit Barcelona.