Située dans le Madrid des Habsbourg, la cathédrale de Madrid a une histoire courte, mais mouvementée. Les premiers plans de l’église sont tracés en 1879 par Francisco de Cubas afin d’accueillir le panthéon de la défunte reine Mercedes d’Orléans. La première pierre est posée en 1883 mais quand le pape Léon XIII émet en 1885 la bulle instituant l’évêché de Madrid-Alcalá, le projet d’église se transforme en cathédrale.

Cubas prépare alors un nouveau projet, plus ambitieux que le précédent, inspiré cette fois par le gothique français du XIII^e siècle, auquel s’ajoutent des éléments des cathédrales de Reims, de Chartres et de Léon. Ce projet comportant pour la première fois une grande crypte romane est celui qui sert de support à la construction définitive. La cathédrale est conçue comme un temple votif, érigé par le peuple, mais les dons étant insuffisants le chantier prend du retard. En 1899, le marquis de Cubas décéde et la direction des travaux est confiée à Miguel Olaborarría, Enrique Ma Repullés et Juan Moya.

La crypte est inaugurée en 1911 mais les travaux sont suspendus pendant la Guerre civile, avant de reprendre avec peu de moyens en 1939. Dès lors, les critères esthétiques changent et l’on considère qu’une cathédrale gothique ne convient plus, car elle tranche trop avec son environnement. En 1944, la Direction générale des Beaux-Arts lance un concours national pour apporter une nouvelle solution architecturale, remporté par Fernando Chueca Goitia et Carlos Sidro. En 1950, les travaux reprennent, le cloître est achevé en 1955 et la façade principale en 1960. La cathédrale est considérée comme terminée en 1993. Elle est consacrée par le pape Jean Paul II lors de son quatrième voyage en Espagne, le 15 juin 1993.

Elle comporte aussi un musée abritant diverses offrandes et donations aux saints patrons de la ville : la Vierge de la Almudena et saint Isidore le Laboureur, et elle présente une retranscription de la vie de l'Église au travers des sept sacrements.