La Catedral Vieja o Iglesia del Sagrario es un edificio emblemático del Centro Histórico que delimita la esquina sur-este del Parque Calderón. Considerada como la construcción más antigua de Cuenca. La iglesia se planificó desde el momento mismo de la Fundación de la ciudad en 1557, cuando en el trazado original se designa una manzana de terreno para edificarla. Sus cimientos se levantaron con piedras labradas de la ciudad cañari-inca de Tomebamba.

Algunos hitos son parte de la historia de esta Iglesia. Por ejemplo, la obra del edificio tomó tres siglos y medio, entre ampliaciones, adecuaciones y trabajos de ornamentación, siempre contando con el aporte de los habitantes de la ciudad. Fue concluida en el año 1924, con la pintura mural del artista Nicolás Vivar. Otro suceso de relieve, ocurrió en Siglo XVIII, cuando la Misión Geodésica francesa de 1736 utilizó la antigua torre de la iglesia para la medición del arco del meridiano terrestre. Una placa conmemorativa, atribuida al sabio colombiano Caldas, dice “Torre más célebre que las pirámides de Egipto”, en referencia a la Misión Geodésica. El primer reloj público se instaló en el campanario que daba a la calle Sucre en 1751. Y el primer órgano de fuelle de la ciudad, que existe hasta hoy, fue montado en el coro de la iglesia, en el año de 1739.

Otro hecho muy singular, es que Cuenca es una de las pocas ciudades del Ecuador, por no decir la única, que posee dos catedrales una frente a la otra: La Catedral Nueva o de la Inmaculada y la Catedral Vieja.

Desde hace algunas décadas la Catedral Vieja dejó de ser usada para servicios religiosos regulares y después de su más reciente renovación en 1999, se convirtió en un Museo de Arte Religioso y lugar para conciertos y actos culturales. Su colección de arte cuenta con esculturas de Miguel Vélez y Gaspar Sangurima y pinturas de Daniel Alvarado, Nicolás Henríquez y Rafael Vivar. Además, es posible admirar la maqueta original de la Catedral Nueva, obra de Juan Baustista Stiehle, expuesta en una de las capillas de la Iglesia y a través de una ventana arqueológica es posible observar el osario en el subsuelo del tempo. En la casa de los canónigos hay una exposición permanente de fotografías antiguas de Cuenca. La Catedral Vieja tiene servicio de visitas guiadas para visitantes.