История собора ведет свое начало с XII века, когда на площади в Вене был воздвигнута первая романская церковь. Затем, в более позднее время, к первоначальным постройкам были сделаны дополнительные, а в XIV веке заложена новая готическая церковь.
Высота самой большой башни собора – около 136 метров.
Долгое время храм был приходским, и только во второй половине XV века собор стал кафедральным, а с 1722 года – архиепископским.
Храм серьезно пострадал от пожара в 1945 году, затем был восстановлен при помощи добровольцев. Внутри собора находятся резные хоры, установлен самый большой в Австрии орган, хранится знаменитая Пёчская икона, располагаются шесть капелл. Этот величественный собор имеет большую звонницу с 23 колоколами. Под землей находятся катакомбы с захоронениями. В наши дни там хоронят высших духовных лиц австрийской церкви.
Собор является усыпальницей представителей династии Габсбургов, а также настоятелей храма. В соборе Святого Стефана проходили траурные церемонии отпевания великого композитора Моцарта.