這是天主教道明會來台北傳教，並於1889年在大稻埕建立的第一座教堂。1905年，道明會西班牙神父根禮孟德(中文名林茂才)在教堂現址購置大量土地，在1911年動工興建哥德式教堂一座。1914年教堂落成，稱為「蓬萊町大聖堂」，以聖伯多祿及聖保祿為主保，是日本時代台北市內規模最為宏偉的西式建築之一，基地內尚留有一座兩層樓磚造的道明會館。1916年，道明會又在教堂旁購地成立女學校，即今天的靜修女中。 1945年5月31日，教堂在當時的台北大空襲中遭盟軍命中，造成在此避難的民眾嚴重傷亡。二戰結束後，道明會在原址旁興建簡易教堂使用。1959年原地重建，7月5日動工，1961年5月重建完成，由田耕莘樞機主教以聖母無原罪主教座堂為名指定爲主教座堂。