Fondata già nel 1217 (quando i pisani si insediarono nel colle di Castello), era dedicata, come la cattedrale di Pisa, a santa Maria Assunta.
Nel 1258, dopo la distruzione da parte dei pisani della capitale giudicale Santa Igia e della cattedrale di Santa Cecilia, la chiesa di Santa Maria di Castello fu elevata al rango di cattedrale della diocesi cagliaritana,