L’actuelle cocathédrale est érigée sur le même emplacement que l’église de 1811,emplacement occupé par le château fort de Longueuil des années 1690 à 1810.Elle est construite de 1884 à 1887 par le cultivateur et menuisier-entrepreneur Eugène Fournier dit Préfontaine,selon les plans de l’architecte Maurice Perrault,de la firme Perrault et Mesnard.La bénédiction de l’église a lieu le 27 janv 1887.«Les concepteurs utilisent un vocabulaire architectural gothique sur un plan byzantin,ne retenant de ce dernier style que L’ordonnance de la croix grecque surmontée d’une coupole à la croisée du transept...La décoration de l’église s’apparente au style néogothique :motifs d’ogive,flèche du clocher,rosace,contreforts et pinacle...clocher non identiques... portail à trois ouvertures surmonté d’une rosace,voussures,archivolte...Les architectes ont choisi d’habiller les murs de moellon,de pierre de taille extraite des carrière de Deschambault.La façade est allégée par les éléments décoratifs d’inspiration gothique qui l’ornementent.Le portail est divisé en trois grandes ouvertures rehaussées de voussures;ce même motif est repris au centre de façade,cette fois pour encadrer la magnifique rosace.»(Hélène Charlebois-Dumais)
La flèche de l’église s’élève à 80 mètres.«L’effet produit par l’ordonnance byzantine est plus remarquable à l’intérieur qu’à l’extérieur...L’absence de jubés latéraux,la largeur du transept,de la voûte créent un effet saisissant.»