König Alfons VI. und Papst Gregor VII. ernannten Burgos 1075 zum Bischofssitz und setzten damit das bischöfliche Erbe des mittelalterlichen Bistums Oca fort, dessen Prälat 589 das dritte Konzil von Toledo unterzeichnete.

Der Monarch förderte den Bau einer der Jungfrau Maria geweihten Kathedrale, deren Grundriss nicht bekannt ist, die aber vermutlich romanisch ist und zeitgenössischen Bauwerken ähnelt (die Kirche von Silos, das Kloster San Pedro de Arlanza, die Kirche San Martín de Frómista und die Kathedrale von Jaca). Aus Dokumenten geht hervor, dass der Monarch das Grundstück der königlichen Residenz seines Vaters Fernando I. und eine kleine, der Heiligen Maria geweihte Kapelle, die sich im Bau befand, für die enormen Anstrengungen stiftete.

Diese Kathedrale wurde 1096 erbaut, aber sie war zu klein für eine Stadt, die die symbolische Hauptstadt des Reiches, ein mächtiger Bischofssitz (das Domkapitel hatte vor 1200 mehr als dreißig Mitglieder) und ein wachsendes Handelszentrum war. Zu Beginn des 13. Jahrhunderts wurde der Bau einer neuen Kathedrale beschlossen. Wie zu dieser Zeit üblich, wurde das romanische Gebäude (von dem nur noch einige wenige skulpturale Elemente erhalten sind) zerstört und an seiner Stelle die neue gotische Kathedrale errichtet, die durch den Abriss einiger umliegender, von Bischof Marino zur Verfügung gestellter Häuser vergrößert wurde.