W 1905 roku biskup Detroit John Foley zezwolił na utworzenie parafii pod wezwaniem Najświętszego Sakramentu, która miała służyć społeczności katolickiej w nowo powstałych dzielnicach mieszkaniowych Woodward Avenue-Boston Boulevard. Pierwsze nabożeństwo w parafii odbyło się w starej fabryce butów w sierpniu 1905 roku. Początkowo borykająca się z problemami finansowymi budowa kościoła rozpoczęła się w 1913 roku, a jej architektem był Henry A. Walsh.
Zewnętrzna część kościoła została ukończona w 1915 roku, bez bliźniaczych iglic na fasadzie Woodward. Prace nad wnętrzem opóźniały się z powodu braku funduszy. Ojciec John Connolly, proboszcz założycielski, ofiarował pierwszą mszę 13 sierpnia 1916 roku, w gołym budynku, który był jeszcze w budowie. Wnętrze zostało ukończone w 1930 roku i poświęcone w Święto Dziękczynienia tego samego roku.
Dnia 22 maja 1937 roku diecezja Detroit została podniesiona do rangi archidiecezji i Najświętszy Sakrament został wybrany na kościół katedralny, zastępując Św. Patryka, który służył jako katedra od 1877 roku. Po zakończeniu II wojny światowej finanse były bardziej bezpieczne i George Diehl został wybrany jako następca Walsha, aby dokończyć budowę kościoła. Po zakończeniu prac wykończeniowych, 17 listopada 1951 roku odbyła się konsekracja kościoła katedralnego. Pod koniec XX wieku katedra wymagała modernizacji i pod kierownictwem Gunnara Birkertsa opracowano plany całkowitej renowacji wnętrza. 25 marca 2003 roku Archidiecezja Detroit świętowała ponowne poświęcenie katedry.
Katedra jest zbudowana w stylu gotyku normańskiego i wykonana z piaskowca z Ohio z akcentami wapienia z Indiany. 22 duże, stylizowane na średniowieczne, kolorowe okna szklane zostały zaprojektowane przez Willet Studios z Filadelfii. Rzeźbiarz Corrado Parducci wykonał większość rzeźb, które zdobią sanktuarium. W katedrze znajdują się dwa organy piszczałkowe; przebudowane i unowocześnione oryginalne organy Casavant Frere, posiadające ponad 3500 piszczałek, oraz organy Austin z 1745 piszczałkami.
