Собор в Бразилиа спроектирован известным бразильским архитектором Оскаром Нимейером и представляет собой почти короновидную гиперболоидную структуру, которая выглядит прижатой к земле. Внешний вид здания, его поразительная форма и великолепный витражный потолок столь же интригуют, как и его история.
Первый камень собора в Бразилиа был заложен в сентябре 1958 года. Основной каркас был завершён через два года, но затем стройка, как и многие другие строительные проекты Бразилии, была остановлена. Президент Жуселину Кубичек застал строительство Бразилиа, новой столицы страны, в 1961 году, когда его срок на посту руководителя государства истёк. Строительство по многочисленным проектам, включая собор, было заморожено. Чтобы возобновить возведение религиозного сооружения, проект был передан католической церкви, несмотря на первоначальную идею президента создать финансируемый государством межконфессиональный собор, открытый для всех конфессий.
Строительство возобновилось. Собор (с недостроенной крышей) был освящен в 1968 году, а в 1970 году он был открыт для публики. Здание стало одним из многих произведений Оскара Нимейера в Бразилиа, которому в этом проекте помогал бразильский архитектор и градостроитель Лусио Коста. Оба архитектора были известными коммунистами. Вскоре после того, как Нимейер спроектировал собор, он был вынужден покинуть страну из-за своих политических убеждений. Он эмигрировал в 1964 году, после установления в Бразилии военной диктатуры. Спустя время, с 1992 по 1996 годы, он занимал пост президента коммунистической партии Бразилии.
Кафедральный собор в Бразилиа, несомненно, впечатляет. В его экстерьере преобладают 16 изогнутых бетонных колонн (Нимейер любил использовать изогнутые конструкции), каждая весом 90 тонн. Они прогибаются внутрь, слегка соприкасаются, а затем снова разветвляются вверх и наружу, чтобы придать конструкции форму гиперболоида или песочных часов. Структура 40-метрового собора имеет некоторое сходство с белой короной или терновым венцом.
Около входа в собор стоят четыре бронзовые скульптуры, изображающие четырех евангелистов: Матвея, Марка, Луку и Иоанна, каждая скульптура примерно 3 м высотой. В просторном интерьере собора выделяются три ангельских скульптуры Альфредо Ческиатти и Данте Кроче. Их размеры колеблются от 2 до 5 м. Над ними находится красочный витражный потолок собора, состоящий из ряда треугольников длиной 30 м. Другие примечательные элементы кафедрального собора в Бразилиа включают его алтарь, который был пожертвован Папой Павлом VI, а также четыре колокола, подаренные Испанией. Бетонная колокольня стоит прямо возле собора.
Архитектор Оскар Нимейер умер 5 декабря 2012 года в больнице в Рио-де-Жанейро, не дотянув всего 10 дней до своего 105-летия. Его некролог включал следующее: «Отвергая кубические формы, использовавшиеся его предшественниками-модернистами, Нимейер строил одни из самых ярких зданий в мире — монументальные, извилистые бетонные и стеклянные конструкции, которые бросают вызов всем архитектурным канонам». Всё это прекрасно подходит и для собора в Бразилиа.