A román kori székesegyháznak nevezett templom építése 1064 után kezdődött meg, miután az előző – feltehetőleg valamelyik ókeresztény sírkamrából kialakított – püspöki templom leégett. A csaknem száz évig tartó építkezés során megannyi építészeti remekkel díszítették a templomot, ezek képezik ma a kiállítás nagy részét. A Dóm Kőtárban megtalálható kövek tájolása (nyugat-keleti) megegyezik a székesegyházéval. A gótikus és reneszánsz kövek az épület átalakításairól, további díszítéseiről tanúskodnak. A török korban a székesegyházat leginkább raktárként, élelmiszer és hadianyag tárolására használták. A város 1686-os felszabadítása után barokk stílusban kezdődött meg a felújítás, majd a 19. század elején Pollack Mihály tervei alapján klasszicista stílusban egységesítették a templom külső homlokzatát. A Dóm Kőtár történetének szempontjából a székesegyház 19. század végi átépítése a leginkább meghatározó. Dulánszky Nándor püspök kérésére a templomot megfosztották minden olyan elemétől, amely a román kornál későbbi volt; az eredeti, 11. századi állapot visszaállítására törekedtek. A neoromán székesegyházat 1891. június 22-én szentelték fel. Az építkezés során a régi épület bontásakor a falakból, a padló alól és az elrekesztett altemplomi lejárókból kerültek elő azok a jelentős részben festett, aranyozott kőfaragványok, amelyek a mai kiállítás anyagát képezik.

A pécsi középkori faragványegyüttes az első, 18. században ismertté vált leletek óta a régészeti és művészettörténeti kutatás kitüntetett figyelmét élvezte. Hazánkban kevés középkori és reneszánsz emlék maradt épségben. A pécsi Dóm Kőtár a magyar középkor egyik jelentős szobrászati együttesét mutatja be, a székesegyház faragványain keresztül. Pécs a 12. században rendkívül gazdag volt román kori faragványokban, s építése során kialakult stílus az egész magyar fejlődést irányította. A gótikában és a reneszánszban magas minőségű alkotásokkal vett részt az ország szobrászati fejlődésében. A legkisebb kőfaragvány szépsége mellett történeti jelentősége, hogy híven tükrözi a kort, melyben készült. A kiállítás összefüggésében szemléletes képet nyújt a székesegyház átalakított épületének szépségéről, egykori gazdagságáról.