En 1850, lors de fouilles nécessitées par le chantier de la nouvelle cathédrale, on a retrouvé les traces d'une cathédrale datant du cinquième siècle.
Les Sarrasins l'auraient détruite en 838 lors de leurs invasions.
Elle a été reconstruite peu après pour être démolie en 923. Elle est la cathédrale des
premiers évêques de Marseille.
François Ier y a entendu la messe en 1516 et y est revenu pour le mariage de son fils
Henri II avec Catherine de Médicis le 12 octobre 1533.
La Vieille Major a reçu la visite de Charles IX accompagné du futur Henri IV en 1600,
celle de Marie de Médicis, en 1622, celle de Louis XIII et en 1660, celle de Louis
XIV.
Fermée sous la Révolution, elle a été réouverte à la demande de citoyens en l795, puis en 1801 après le concordat. Elle redevient cathédrale en 1823.
Pour la construction de la nouvelle cathédrale en 1852, on en a détruit une partie.
Elle est à présent prise en charge par les Monuments historiques.