Historia katedry, bazyliki Świętych Stanisława i Władysława prowadzi swój początek z XIII wieku. Początkowo świątynia stoi u podnóża góry Zamkowej i prawdopodobnie nosił nazwę katedry Mendoga. Istnieje bardzo ciekawa teoria, zgodnie z którą po śmierci Mendoga kościół został przekształcony w pogańska świątynia. Potem świątynia została zniszczona, a następnie ponownie przebudowany przez wielkiego księcia Ягайлой.

Nowy budynek świątyni powstał w popularnym wówczas stylu gotyckim, grubość ścian wynosiła 1, 4 metra. Katedra Jagiełły, jednak też był przygotowany niełatwe losy. Spłonął w pożarze, jednak po pewnym czasie został ponownie odbudowany przez księcia Витаутасом, tym razem kościół został w całości wykonany z kamienia.

Minęło 100 lat po wybudowaniu katedry potrzebna jest naprawa, i zdecydowano się go całkowicie przebudować. W 1552 roku pod okiem utalentowanego architekta Аннуса rozpoczęły się prace przy przebudowie, jednak do końca doprowadzić ich nie było sądzone. Budynek ponownie został zniszczony ogniem w pożarze w 1530 roku. I to nie ostatni przypadek, kiedy katedra cierpiał od ognia.

Następna przebudowa katedry rozpoczęła się już w 1534 roku. Tym razem projektem kierował zaproszony z Rzymu architekt Bernardo Заноби. Jednak znowu nie było sądzone doprowadzić sprawę do końca. Kolejny pożar w 1539 r. ponownie zwrócił się w popiół jeszcze nie skończony katedra. Jednak do 1545 roku sklepienia świątyni zostały zbudowane pod czujnym okiem architekta Giovanni Цини.

Nowy kościół został zbudowany w stylu renesansowym i zakończone już w 1557 roku, jednak pożar w 1610 r. ponownie zwrócił wieloletnie prace w popiół. Kolejne prace renowacji katedry wydłużyły ponad 20 lat. Po pożarze rozpoczęła się kolejna przebudowa katedry, wspólnie z nim wzniesiono kaplicę świętego Kazimierza, w której później został pochowany mocy kanonizował świętego starca. Jednak kolejny pożar 1639 roku ponownie zniszczył katedrę, który wkrótce został ponownie odbudowany.

W okresie od 1655 do 1660 roku Wilno zostało zajęte przez wojska rosyjskie, a kościół poddany zniszczenia i łupione. Wszystkie lata, że Wilno znajdowało się pod okupacją wojsk rosyjskich, świątynia nie działał. Z 1666 roku, po zakończeniu aktywnych działań wojennych, rozpoczęła się odbudowa świątyni pod kierunkiem znanego włoskiego architekta, który ożywił świątynia w stylu barokowym.

Później stulecia świątynia ponownie został poddany rekonstrukcji, jednak w 1769 roku jego południowa wieża runęła, co ponownie spowodowało konieczność jego rekonstrukcji. Z 1777 roku, a w 1792 kościół został zamknięty z powodu remontu, która odbyła się według projektu Лауринаса Гуцявичюса. Po zakończeniu odbudowy świątyni nabył klasyczny styl. Właśnie tak można go zobaczyć w naszych czasach.

W 1921 roku kościół otrzymał tytuł Bazyliki, to zrobił papież Benedykt II. Jednak niełatwe losy przygotowała katedra i test wodą. Gwałtowne powodzie 1932 roku zalane piwnice kościoła, co spowodowało konieczność przeprowadzenia remontu. W 1949 roku katedra została zamknięta. Później został kolejnego łupione, a w 1956 roku w świątyni zaczęła działać galeria sztuki i został odnowiony zabytkowe organy. W 1981 roku został odnowiony wnętrza świątyni, zostały zwrócone obrazy i przedmioty kościelnego naczynia.

A 5 lutego 1989 roku katedra została konsekrowana i zwrócony wiernym. Na dzień dzisiejszy to jest główny kościół katolicki w kraju. W podziemiach katedry pochowany zasłużone polityczni i religijni WŁ. Kościół jest otwarty dla zwiedzających codziennie oprócz tego, można odwiedzić i mszy, wykonywane w świątyni.