Catedrala Patriarhală este situată pe Dealul Patriarhiei și a fost ctitorită de voievodul Constantin Șerban Basarab și soția acestuia, Bălașa, între anii 1654-1658. Biserica, poartă hramul Sfinților Împărați Constantin și Elena și a fost sfințită de patriarhul Macarie al Antiohiei si al Întregului Orient, împreuna cu mitropolitul Ștefan al Țării Românești și cu episcopii de Ramnic și de Buzău.
La scurt timp, locașul sfânt a fost transformat în Mitropolie. După Primul Război Mondial, Mitropolia a fost transformată în Patriarhie.
Biserica a fost pictată pentru prima dată în 1665 în timpul domniei voievodului Radu Leon. Tot el a hotărât ca mănăstirea să devină reședință mitropolitană. În 1925, când Biserica Ortodoxă Română a fost ridicată la rangul de Patriarhie, Reședința mitropolitană a devenit Reședința patriarhală, iar Catedrala mitropolitană a devenit, provizoriu, Catedrala Patriarhală, până la edificarea unei noi catedrale adecvate.
Între anii 1960 și 1962, Catedrala a fost restaurată. Lăcașul a fost construit după modelul arhitectural al Mănăstirii Curtea de Argeș, zidită de domnitorul Neagoe Basarab. Astfel, acesta este compus din altar și naos și un pronaos supralărgit.
La exterior, fațadele Catedralei sunt delimitate de jur împrejur în două registre printr-un brâu de piatră dispus cvasimedian. În pridvor, deasupra ușii de la intrare, se află icoana praznicară cu Sfinții Împărați Constantin și Elena, pictată în 1665.
Pictura murală actuală, în manieră neobizantină, a fost realizată de Dimitrie Belizarie, între anii 1932-1935, înlocuind-o pe cea de factură neoclasică a lui Nicolae Polcovnicul din perioada 1834-1839.
Catapeteasma este ornamentată cu o sculptură filigrană poleită în aur de o frumusețe deosebită. La fel de frumoase sunt si icoanele împărătești ale tâmplei care au fost lucrate de Otilia Oteteleșanu, între 1961-1964, în atelierele Patriarhiei.
Moaștele Sfântului Dimitrie cel Nou, așezate într-o frumoasă racla de argint, au fost aduse în Catedrala din satul Basarabi, de pe malul drept al Dunării, la 13 iulie 1774, de către mitropolitul Grigorie al II-lea.