La arquitectura de la Catedral de Palma es una mezcla de varios estilos, cada uno de los cuales se incorporó a su diseño en distintos momentos de la historia de la catedral. Por ejemplo, aunque la arquitectura de la catedral es principalmente gótica, en los siglos XVII y XVIII se le añadieron diversos elementos barrocos. Entre ellos había varios retablos ornamentados, pinturas y esculturas que reflejaban la espiritualidad postridentina.
En el siglo XIX, la catedral sufrió una renovación neogótica. Esto condujo a la adición de las naves y pináculos actuales.
En los siglos XX y XXI, la magistral obra de Antoni Gaudí se hizo sentir en el diseño de la catedral. Estas mejoras eran principalmente litúrgicas y estéticas. En la misma época, Miquel Barceló diseñó la moderna Capilla del Santísimo Sacramento.