Entre 1904 y 1914, el arquitecto catalán Antoni Gaudí llevó a cabo una importante reforma de la Catedral de Mallorca bajo el episcopado de Pere Campins. Esta reforma fue objeto de críticas, especialmente por la demolición de elementos adosados de valor histórico, como el corredor dels Ciris, de estilo mudéjar.
Gaudí eliminó el retablo barroco de la capilla Real, que ocultaba la capilla de la Trinidad y el retablo gótico, y comenzó a abrir ventanas y rosetones para permitir una mayor entrada de luz. Trasladó el altar mayor a una posición debajo de la primera vuelta del presbiterio y movió la sillería del coro, obra de Felip Fulló, desde el coro renacentista en el centro de la nave hasta los muros laterales de la capilla Real. Entre la capilla Real y la primera columna, construyó tribunas utilizando elementos del coro y del presbiterio, y colocó las tronas junto a estas columnas.
Gaudí también decoró con cerámica los escudos de armas del obispo de Mallorca, situados en los muros laterales de la cátedra episcopal, e inscribió textos del pontificado romano con letras de hierro forjado dorado. Diseñó la reja que cierra el ábside principal, incorporando el escudo de la ciudad dividido en dos partes, y creó los lampadarios de las columnas, conocidos popularmente como los trobigueres. También realizó la maqueta del baldaquino, suspendida con cables e iluminada eléctricamente, que originalmente se planeó como una solución provisional. Otros aportes de Gaudí incluyen el diseño del tornavoz de la cantoría o trona mayor (actualmente desaparecido), y los símbolos de la basílica.
Gaudí contó con la colaboración de Juan Rubió, Josep Maria Jujol, Guillem Reynés Font y Joaquín Torres García. Josep M. Jujol comenzó a policromar la sillería y el muro posterior con una representación del universo hecha con salpicaduras de pintura, aunque esta intervención se interrumpió debido a la gran oposición que provocó. Sin embargo, la parte realizada sigue siendo visible. En 2010, se restauró el conjunto de 170 metros cuadrados de murales cerámicos, devolviendo su esplendor original a esta parte de la catedral.