Ein Bistum wurde um 800 in Elze gegründet und erst 815 nach Hildesheim verlegt. Über einer Quelle errichtete man ab 815 eine Marienkirche als Saalkirche mit Rechteckchor. Ab 820 entstand südlich davon eine zweite Kirche, der eigentliche Dom, der für die Reliquienüberführung der Cäcilia aus Rom einen massiven quergelagerten Westbau erhielt. Die frühere Vermutung eines Westbaus mit Vorbau und Ecktreppentürmen wurde inzwischen verworfen. Diese typische karolingische Kirche mit Westbau wurde am Ende des 10. Jahrhunderts aufgegeben und verschwand schrittweise im 11. Jahrhundert.

852-872 wurde an der Stelle der kleinen Nordkirche ein Neubau als dreischiffige Basilika mit einer Umgangskrypta im Osten errichtet. Dieser Bau, der unter Bischof Altfrid entstand, besaß im Westen einen Vorbau, der als Vorhalle gedeutet wird, aber wohl eher ein Westbau war. Darin wurde später eine Westkrypta eingebaut. Unter Bischof Bernward wurde ab 993 dem ein massiver Westbau vorgelegt. Unter Godehard wurde um 1035 die Anlage durch ein Atrium und einen weiteren Westbau nach Westen verlängert.

Nach einem Brand 1046 begann Azelin westlich vor dem bisherigen Dom einen Neubau, der mit seinem Tode 1054 eingestellt und das bereits Ausgeführte wieder abgerissen wurde. Stattdessen wurde unter Hezilo der ausgebrannte alte Dom erneuernd wiederaufgebaut und die noch vorhandenen Westteile von Bernward und Godehard integriert. Die Weihe erfolgte 1061. Dieser Bau erfuhr nur noch kleinere Veränderungen.

Un évêché a été fondé vers 800 à Elze et n'a été transféré à Hildesheim qu'en 815. Sur une source, on construisit à partir de 815 une église Sainte-Marie en forme de salle avec un choeur rectangulaire. A partir de 820, une deuxième église fut construite au sud, la cathédrale proprement dite, qui fut dotée d'un bâtiment occidental massif et transversal pour le transfert des reliques de Cécile de Rome. L'ancienne hypothèse d'un bâtiment occidental avec un porche et des tours d'escalier d'angle a été abandonnée entre-temps. Cette église carolingienne typique avec un bâtiment occidental fut abandonnée à la fin du 10ème siècle et disparut progressivement au 11ème siècle.

En 852-872, une nouvelle construction fut érigée à l'emplacement de la petite église nord, sous la forme d'une basilique à trois nefs avec une crypte à l'est. Cette construction, réalisée sous l'évêque Altfrid, possédait à l'ouest un avant-corps qui est interprété comme un vestibule, mais qui était probablement plutôt un bâtiment occidental. Plus tard, une crypte occidentale y a été aménagée. Sous l'évêque Bernward, un bâtiment occidental massif fut ajouté à partir de 993. Sous Godehard, vers 1035, l'édifice fut prolongé vers l'ouest par un atrium et un autre bâtiment occidental.

Après un incendie en 1046, Azelin commença à l'ouest, devant la cathédrale actuelle, une nouvelle construction qui fut interrompue à sa mort en 1054 et ce qui avait déjà été réalisé fut démoli. A la place, l'ancienne cathédrale incendiée fut reconstruite sous Hezilo et les parties occidentales encore existantes de Bernward et Godehard y furent intégrées. La consécration eut lieu en 1061 et cette construction ne subit plus que des modifications mineures.