Základní kámen monumentální katedrály byl položen roku 1027, když se stal králem Svaté říše římské Konrád II. z dynastie sálské, který pocházel z okolí Špýru. Stavba byla zahájena roku 1030, roku 1039 byl Konrád pohřben v její kryptě a byla vysvěcena za vlády jeho vnuka Jindřicha IV. roku 1061. Stavba, která se odborně nazývá „Speyer I“, byla trojlodní bazilika s příční lodí, západním chórem (Westwerk) a plochým dřevěným stropem.
Blízkost řeky vedla k problémům s nestabilním podložím a Jindřich IV. dal část katedrály záhy po vysvěcení strhnout a založil ji v ještě větších rozměrech (Speyer II.). Zcela přestavěl východní chór, hlavní loď byla zvýšena o 5 metrů a zaklenuta křížovou klenbou, zůstala pouze krypta, část příčné lodi (transeptu) a spodní části východních věží. Roku 1106, když Jindřich IV. zemřel, byla stavba dokončena. Celá katedrála je postavena z červeného pískovce a svojí délkou 134 m a šířkou 43 m je po demolici opatství v Cluny počátkem 19. století největším románským kostelem na světě.
