Sejarawan telah mengidentifikasi dua jenis utama katedral abad pertengahan, biasanya diklasifikasikan sebagai Romawi dan Gotik. Katedral dalam gaya Romawi umumnya dibangun antara sekitar 800 dan 1200 CE. Katedral Gotik umumnya dibangun antara sekitar tahun 1200 dan 1500 Masehi. Sebagian besar sejarawan percaya bahwa gaya konstruksi arsitektur Romawi banyak dipinjam dari konvensi arsitektur Bizantium dan Kekaisaran Romawi. Katedral abad pertengahan yang dibangun dengan gaya Gotik biasanya menyertakan lebih banyak hiasan dekoratif, dan biasanya menggabungkan kemajuan arsitektur yang memungkinkan jendela yang lebih besar dan langit-langit yang lebih tinggi.
Karakteristik utama arsitektur Romawi pada Abad Pertengahan biasanya mencakup dinding batu yang sangat tebal dan kuat, jendela kecil, dan pilar besar yang dimaksudkan untuk menopang atap katedral. Arsitek saat ini menggunakan banyak kubah batu dalam membangun katedral mereka, mungkin karena mereka percaya fitur arsitektur ini dapat membatasi kerusakan akibat kebakaran jika terjadi kebakaran. Lengkungan juga ditemukan di banyak katedral abad pertengahan bergaya Romawi. Lengkungan biasa sering digunakan untuk dukungan arsitektur, tetapi lengkungan buta, seperti yang disebut, sering dibangun di dinding katedral ini sebagai fitur dekoratif. Selain itu, banyak katedral yang dibangun dengan gaya Romawi dalam konstruksinya berbentuk salib, memiliki lebih dari satu menara tinggi, dan sering kali memiliki lorong yang membentang di sisi interior di sepanjang bagian tengahnya.
Katedral gothic biasanya lebih besar dan penerangannya lebih baik daripada katedral abad pertengahan bergaya Romawi, karena struktur ini mampu menggabungkan kemajuan arsitektur yang memungkinkan dinding yang lebih tipis, lebih ringan, dan jendela yang lebih besar. Sebagian besar sejarawan arsitektur memuji penemuan penopang terbang dengan munculnya gaya arsitektur Gotik. Fitur ini memungkinkan arsitek pada waktu itu untuk menopang atap batu katedral yang berat dari luar, sehingga dinding dan pilar interior tidak harus setebal untuk mencegah runtuhnya katedral.
Sebagian besar katedral abad pertengahan dengan jendela kaca patri besar dibuat dengan gaya Gotik. Katedral Gotik biasanya juga memiliki langit-langit yang jauh lebih tinggi, meskipun biasanya masih menggabungkan lengkungan, kubah, dan pilar. Katedral bergaya Gotik biasanya didekorasi dengan lebih banyak hiasan, terutama di bagian luar. Gargoyle, pahatan adegan religi, patung tokoh agama, dan bahkan patung lucu kecil dapat muncul di katedral bergaya Gotik. Katedral-katedral ini sering dibangun dengan lorong-lorong interior di sepanjang sisi nave, dan banyak juga yang berisi kapel dan kuil pribadi kecil yang dibangun di sisi nave.
Sebagian besar sejarawan percaya bahwa katedral abad pertengahan dibangun oleh kelompok pekerja tidak terampil yang biasanya diinstruksikan oleh pengrajin yang terlatih dan berpengetahuan. Pembangunan katedral biasanya diperintahkan oleh uskup keuskupan, yang biasanya mengumpulkan sumbangan dari komunitas, dan terutama dari mereka yang akan meninggal, untuk mendanai proyek tersebut. Sejarawan percaya bahwa katedral abad pertengahan yang besar mungkin dianggap perlu untuk menampung banyak peziarah religius yang melakukan perjalanan melalui Eropa pada saat itu, melewati berbagai komunitas untuk memberi penghormatan di tempat-tempat suci Kristen yang penting.