C'est en 1887, sous l'impulsion de Mgr Prosper Beaudry, que furent entrepris les travaux de construction de la cathédrale de Joliette. À l'époque, l'Église canadienne était considérée comme le foyer spirituel, social et artistique de la communauté. Mgr Beaudry, qui ordonna la construction de l'église, et Mgr Joseph-Alfred Archambault, premier évêque du diocèse, s'entendirent alors pour doter l'intérieur de la cathédrale de plusieurs tableaux et verrières, constituant ainsi le premier musée d'art sacré joliettain.

Les travaux furent exécutés par l'entrepreneur D.A. Dostaler d'après les plans des architectes montréalais Perreault & Mesnard. La construction de la cathédrale ne se fit cependant pas sans difficultés. Bien que l'on procéda à la bénédiction de l'église en février 1892, des problèmes de nature structurelle en retardèrent l'achèvement. On constata en effet que la façade s'enfonçait graduellement dans le sol argileux. En 1894, on prit alors le parti de la reconstruire et de la doter d'un clocher moins élevé pour alléger la charge. Mais en 1901, nouveau coup du sort, un cyclone renversa le clocher principal reconstruit en 1894.