Кафедральный собор расположен напротив Оружейной площади Королевского дворца и посвящен Богородице Альмудене. Слово это в переводе с арабского означает крепость или плацдарм, т.к., по преданию, фигурка Девы Марии была найдена в стене старинной арабской крепости. В конце улицы, отделяющей Королевский дворец от Кафедрального собора, стоит памятник Филиппу II, и с балкона открывается великолепная панорама на долину реки Мансанарес, парк Каса де Кампо и гори Гвадаррамы.
В Мадриде не было собора, т.к. он не являлся центром епископата. 9 марта 1884 г. Папа Лев ХIII учреждает буллой «Romani Pontifices» епископат Мадрид-Алкала.
Проект Маркиза де Кубаса был изменен в 1944 г. архитекторами Карлом Сидро и Фернандо Чуэка-Гойтия. Строительство собора было закончено в 1993 г. Его освящение Папой Иоанном-Павлом II состоялось 15 июня 1993 г. Оба фасада выполнены в неоклассическом стиле эрререско, а купол высотой 75 м, творение Чуэки-Гойтия — в необарочном.
Внутри собор очень светлый, в неоготическом стиле, с тремя нефами и заалтарным проходом. В плане имеет форму латинского креста. Длина центрального нефа — 99 м, длина трансепта — 65 м. При его строительстве использовали камень-песчаник, известняк с Кольменара и гранит.
Главный алтарь сделан из зеленого гранадского мрамора. Распятие XVII в., которое венчает алтарь, выполнено в барочном стиле Хуаном де Меса. Картина позади алтаря, «Снятие одежд с Христа», написана в XVII в. Франциско Рицци. Кресла хоров из орехового дерева конца XVI в. были перенесены сюда из старинной церкви Св.Кармен.
Боковые капеллы посвящены Святым Мадрида, некоторые без каких-либо украшений. Наиболее значительные творения капелл собора — фигура Иоанна Крестителя XVIII в. работы Мишеля, в первой капелле справа, в правом крыле трансепта — ретабло Хуана Бургундского начала XVI в., того же периода фигура богородицы Альмудены, покровительницы города. В заалтарном проходе — ларец с останками Св. Исидра, интереснейшее произведение XVIII в. с росписями и Христос лежащий Хуана де Авалоса. В первой капелле слева — Христос, привязанный к столбу работы Джаккомо Коломбо.