Cagliari est la ville la plus importante de Sardaigne. Un tiers de la population sarde est concentrée sur son territoire. Fondée entre le VIIIe et le VIIe siècle avant notre ère par les Phéniciens, elle a connu d'importantes périodes d'occupation aux époques punique, romaine, byzantine et judiciaire, devenant la capitale du Royaume de Sardaigne au XIVe siècle. Passée des Aragonais aux Espagnols, puis aux Piémontais, elle conserve d'importantes traces monumentales de son passé. Parmi ceux-ci se trouvent les anciennes tours et murs qui entourent Castello et comprennent la cathédrale dont Santa Maria est la propriétaire et la patronne Santa Cecilia.
En 1217, le noble pisan Lamberto Visconti a obtenu en don du juge Benedetta de Cagliari la colline sur laquelle une citadelle fortifiée a été construite, le « Castellum Castris de Callari ».
L'église du château, dédiée à Santa Maria, est documentée depuis 1255. Grâce aux descriptions du XVIIe siècle, il est possible de restituer le bâtiment médiéval, avec une pièce divisée par des colonnes en trois nefs, une abside semi-circulaire et un toit en bois.
En 1258, les Pisans ont pris le contrôle de la cour de Cagliari, après avoir conquis la capitale de Santa Igia ; l'église avait Sainte Cécile pour patronne et a pris le rang de cathédrale. Entre la fin du XIIIe siècle et le début du XIVe siècle, des travaux d'agrandissement ont été réalisés, avec la construction d'un grand transept et d'une abside rectangulaire.
Du plan pisan, on a conservé : le clocher à canon carré, la contrefaçade, les murs d'enceinte du transept et la deuxième chapelle au sud de l'abside, de plan carré avec une voûte en croix. Dans la façade, le portail médian conserve l'arc d'échappement (bien que restauré) et, à l'intérieur de la lunette, le linteau en forme d'arc (milieu du XIIIe siècle). Dans la tête en N du transept, le portail est orné de sculptures en marbre nu, tandis que le portail de la tête en S est cuspide, avec un sarcophage romain tardif destiné à être réutilisé et une Vierge à l'Enfant, une sculpture pisane datant du début du XIVe siècle.
En 1326, les Aragonais, vaincus par les Pisans, ont finalement pris possession du château et ont achevé l'extension du transept ; aujourd'hui, la deuxième chapelle à gauche de l'abside, de plan semi-octogonal et d'une voûte ombelliforme, reste de leur intervention.
Aux XVe et XVIe siècles, d'autres chapelles ont été construites le long du transept et entre les contreforts des nefs latérales, dont certains rosoncini sont conservés sur les côtés extérieurs. Parallèlement, des salles de sacristie ont été ajoutées sur les côtés du presbytère.
Entre 1615 et 1617, le presbytère a été élevé pour créer la « crypte des martyrs », où ont été placées les reliques des prétendus martyrs sardes, découvertes à cette époque dans la zone de la basilique de San Saturnino. Le sanctuaire, auquel on accède par deux escaliers situés sur les côtés du presbytère, est divisé en trois salles : la plus grande, centrale, voûtée avec un berceau bas ; les deux latérales, plus petites, recouvertes en partie d'une croix et en partie voûtées d'un tonneau brisé.
En 1669, il a été décidé de procéder aux travaux de restauration et d'agrandissement, d'une manière adaptée au baroque. Le chantier a été dirigé par Domenico Spotorno et, pendant une courte période, par l'architecte Solaro. Les travaux ont consisté à agrandir l'allée centrale, à remplacer les sept cloisons par de solides piliers pour soutenir le nouveau toit en berceau plus haut de l'allée centrale et du transept ; à l'intersection, un haut dôme sur un tambour. Entre 1702 et 1704, la façade a été construite selon les plans de Pietro Fossati ; en 1771-1772, elle a été restaurée et partiellement modifiée par le marbrier ligure G.B. Aschero selon les dessins et les calculs de l'architecte Viana, qui a également dirigé les travaux.
En 1902, sous la direction de l'ingénieur Scano, la façade baroque a été démontée dans le vain espoir de la retrouver en dessous de la façade médiévale ; ce n'est qu'en 1925 qu'une nouvelle façade a été reconstruite dans le « style roman de Lucques » selon les plans de l'architecte Giarrizzo.

Histoire des études
L'église fait l'objet de brèves fiches d'information dans les volumes de la série « Histoire de l'art en Sardaigne » consacrés à l'architecture romane (1993), gothique tardif et Renaissance (1994), fin du XVIIe siècle et puriste (1992).

Bibliographie de
G. Spano, Guide de la ville de Cagliari et de ses environs, Cagliari, Timon, 1861 ;
M. Pintus, « La cathédrale », dans les quartiers historiques de Cagliari. Castello, Cagliari, 1985 ;
S. Naitza, Architecture de la fin du XVIIe siècle au classicisme puriste. Nuoro, Ilisso, 1992, feuille 1 ;
R. Coroneo, L'architecture romane du milieu des années 1000 au début des années 300, Nuoro, Ilisso, 1993, feuille 96 ;
A. Sari, « L'architecture du XVIIe siècle », dans la société sarde à l'époque espagnole, édité par F. Manconi, Quart, Conseil régional de Sardaigne, 1993 ; A. Ingegno, Histoire de la restauration des monuments à l'époque espagnole La Sardaigne de 1892 à 1953, Oristano, S'Alvure, 1993 ; F. Segni Pulvirenti -A. Sari, gothique tardif et renaissance de l'architecture flamboyante. Nuoro, Ilisso, 1994, feuilles 2, 38, 62 ;
G. Cavallo, « Un artiste lombard en Sardaigne. Giulio Aprile - Maître de peinture et d'architecture - Sculpteur, marbrier et architecte », dans Études en l'honneur de Mgr Antioco Piseddu, Cagliari, Zonza, 2002 ;
I. Farci, « Maîtres marbres liguriens et lombards actifs en Sardaigne du milieu du XVIIIe siècle aux premières décennies du XIXe siècle », dans Quaderni Oristanesi, 51-52, 2004.