Wohl um 533 wurde hier an der Küste ein Bistum gegründet. Am Konzil von Agde 506 nahm noch kein Bischof von Maguelone teil. Die Gestalt der frühen Bauten ist unklar, eine ergrabene Apsis könnte von der ersten Kathedrale stammen. Ein Saal ist zu vermuten. Bei Ausgrabungen ab 2015 sind östlich vom bestehenden Bau Reste einer zweiten Kirche, offensichtlich eine Grabkirche, entdeckt worden, was auf eine Kirchengruppe hindeutet. Zudem sind viele Gräber aufgedeckt worden. Nach der Eroberung durch die Sarazenen 719 wurde der Bau in eine Moschee umgestaltet. Nach der Vertreibung der Sarazenen durch die Franken, blieb der Kathedralsitz dennoch verwaist. Erst ab 1030 erfolgte eine Wiederbelebung. Ein Neubau wurde 1054 geweiht, davon sind Reste in der Südkapelle erhalten. Das Querhaus und die Chorapsis entstammen einer Zeit des Aufschwungs ab 1104 (Chor und Querhaus) bis 1190 (Langhaus).

C'est probablement vers 533 qu'un évêché fut fondé ici, sur la côte. Aucun évêque de Maguelone n'avait encore pris part au concile d'Agde en 506. La forme des premiers édifices reste incertaine ; une abside mise au jour pourrait provenir de la première cathédrale. On peut supposer qu'il s'agissait d'une salle. Lors de fouilles menées à partir de 2015, des vestiges d'une deuxième église, manifestement une église funéraire, ont été découverts à l'est du bâtiment actuel, ce qui laisse supposer l'existence d'un ensemble ecclésiastique. De nombreuses tombes ont également été mises au jour. Après la conquête par les Sarrasins en 719, l'édifice fut transformé en mosquée. Après l'expulsion des Sarrasins par les Francs, le siège de la cathédrale resta néanmoins à l'abandon. Ce n'est qu'à partir de 1030 qu'un renouveau s'opéra. Un nouvel édifice fut consacré en 1054 ; il en subsiste des vestiges dans la chapelle sud. Le transept et l'abside datent d'une période d'essor s'étendant de 1104 (choeur et transept) à 1190 (nef).