La collégiale fut érigée en cathédrale en 1823 lors de la création du diocèse de Moulins. Le premier évêque, Mgr Antoine de La Grange de Pons se chargea de l'agrandissement de cette église et son successeur, Mgr Pierre de Dreux-Brézé entreprit d'importants travaux. Il fit doubler la surface de la nef et ajouter les deux collatéraux et la façade harmonique avec ses deux flèches hautes de 81 mètres.