Ajaloolased on tuvastanud kaks peamist keskaegsete katedraalide tüüpi, mida tavaliselt klassifitseeritakse romaani ja gooti stiilis. Romaani stiilis katedraalid ehitati üldiselt umbes 800–1200 e.m.a. Gooti katedraalid ehitati üldiselt umbes 1200–1500 eKr. Enamik ajaloolasi usub, et romaani stiilis arhitektuurne ehitusstiil on suuresti laenatud nii Bütsantsi kui ka Rooma impeeriumi arhitektuurikonventsioonidest. Gooti stiilis ehitatud keskaegsed katedraalid sisaldasid tavaliselt rohkem dekoratiivseid kaunistusi ja tavaliselt arhitektuurilisi edusamme, mis võimaldasid suuremaid aknaid ja kõrgemaid lagesid.
Keskaja romaani arhitektuuri peamisteks tunnusteks on tavaliselt väga paksud, tugevad kiviseinad, väikesed aknad ja suured sambad, mis on mõeldud katedraali katuse hoidmiseks. Arhitektid kasutasid sel ajal oma katedraalide ehitamisel arvukalt kivivõlvi, tõenäoliselt seetõttu, et nad uskusid, et see arhitektuurne funktsioon võib tulekahju korral tulekahju korral kahju piirata. Kaare leidub ka paljudes romaani stiilis keskaegsetes katedraalides. Arhitektuuri toetamiseks kasutati sageli tavalisi kaare, kuid nende katedraalide seintesse ehitati dekoratiivelemendina sageli pimekaared, nagu neid nimetatakse. Lisaks olid paljud romaani stiilis ehitatud katedraalid oma ehituselt ristikujulised, neil oli rohkem kui üks kõrge torn ja sageli kulgesid mööda piki piki siseruumi külgi vahekäigud.
Gooti katedraalid on tavaliselt suuremad ja paremini valgustatud kui romaani stiilis keskaegsed katedraalid, kuna need struktuurid suutsid kaasata arhitektuurilisi edusamme, mis võimaldasid õhemaid, kergemaid seinu ja suuremaid aknaid. Enamik arhitektuuriajaloolasi hindab lendava kontpuu leiutamist gooti arhitektuuristiilide tulekuga. See omadus võimaldas tolleaegsetel arhitektidel katedraali rasket kivikatust väljastpoolt toetada, nii et seinad ja sisesambad ei pidanud katedraali kokkuvarisemise vältimiseks olema nii paksud.
Enamik keskaegseid suurte vitraažakendega katedraale on tehtud gooti stiilis. Gooti katedraalidel on tavaliselt ka palju kõrgemad laed, kuigi tavaliselt sisaldavad need kaared, võlvid ja sambad. Gooti stiilis katedraalid on tavaliselt palju rohkem kaunistatud, eriti väljast. Gooti stiilis katedraalidesse võivad ilmuda gargoyles, skulptuursed religioossed stseenid, religioossete tegelaste kujud ja isegi väikesed humoorikad skulptuurid. Need katedraalid ehitati sageli sisemiste vahekäikudega piki piki navi külgi ning paljud sisaldasid ka väikeseid erakabeleid ja pühamuid, mis olid ehitatud piki piki piki piki piki pikihoone külgi.
Enamik ajaloolasi usub, et keskaegseid katedraale ehitasid lihttööliste rühmad, keda tavaliselt juhendasid hästi koolitatud ja teadlikud käsitöölised. Katedraali ehitamise tellis tavaliselt piiskopkondade piiskop, kes kogus projekti rahastamiseks tavaliselt annetusi kogukonnalt ja eriti neilt, kes surevad. Ajaloolased usuvad, et suuri keskaegseid katedraale peeti tõenäoliselt vajalikuks, et majutada palju usulisi palverändureid, kes reisisid läbi Euroopa ja läbisid erinevaid kogukondi, et avaldada austust olulistele kristlikele pühapaikadele.