La cathédrale fut commencée en 1868 et achevée en 1915, soit 47 ans après. La première pierre en fut posée le 30 septembre 1868 par l'évêque William Keane. Le toit a été achevé en 1879 et cette même année la première messe a été célébrée le 15 juin par Mgr John McCarthy. La construction de la flèche — dernier élément extérieur construit — s’est achevée en mars 1915.
Trois évêques ont été impliquées dans la construction de la cathédrale : Mgr William Keane, l’évêque John McCarthy et Mgr Robert Browne. Ses architectes sont Edward Welby Pugin (en) et George Ashlin (en). Le maître d’œuvre a été Charles Guilfoyle Doran (en).
En 1868, quand la cathédrale fut commencée, Cobh (alors appelée Queenstown) était une ville relativement prospère ; elle était l’un des principaux points d’émigration d’Irlande. Plus de cinq millions de personnes ont émigré de l’Irlande au XIXe siècle — principalement vers les États-Unis, l’Australie et le Canada — et une grande proportion d’entre eux l’ont fait de Queenstown. L’église catholique d’alors, construite en 1808, a commencé à sembler insuffisante. Une réunion des paroissiens de Queenstown a donc pris en janvier 1858 la résolution suivante :
« Considering the very insufficient and in several respects unsatisfactory accommodation which our present parish church is capable of affording; and considering also the rising importance and increasing respectability of this town, it is incumbent on us as Catholics who revere our religion and are anxious to see it respected to provide a more suitable Church for the celebration of the Divine Worship. »
« Vue l’inadaptation et l’hébergement insatisfaisant à plusieurs égards que notre église paroissiale actuelle est capable de donner ; et compte tenu également de l’importance croissante et la respectabilité grandissante de cette ville, il nous incombe en tant que catholiques qui vénèront notre religion et avons hâte de la voir respectée de fournir une église plus approprié pour la célébration du Culte Divin. »
Le comité de la cathédrale, composée de citoyens respectables locaux, a pris la décision officielle de la construction de la cathédrale. L’évêque présidait habituellement les réunions, le clergé de la paroisse la fréquentait, et l’administrateur d’alors a agi comme secrétaire.
Le comité a décidé en janvier 1867 d’organiser un concours d’architecture, et George Goldie (1828–1887), James Joseph McCarthy (1817–1882), et le duo d’architectes EW Pugin (1834–1875) et GC Ashlin (1837–1921) ont été invités à soumettre des plans.
Cette compétition a eu lieu en 1859, et le projet de EW Pugin a été validé par la commission. George Goldie (architecte de la cathédrale de Sligo) et James Joseph McCarthy (qui a conçu la cathédrale catholique d’Armagh, la cathédrale de Derry, celles de Monaghan et de Thurles), invités à soumettre leur conception, ont tout les deux gâché leur chances en suggérant des modifications aux règlements de la compétition.
Edward Welby Pugin, fils aîné du célèbre architecte néo-gothique Augustus Pugin (1812–1852), avait pris la suite de son père à sa mort, mais avait trouvé le travail en Irlande difficile à organiser depuis son implantation en Angleterre. En 1859, il a donc décidé de prendre comme partenaire son jeune élève irlandais George Ashlin, pour s’occuper de la branche irlandaise de l’entreprise. Le partenariat a duré de 1859 jusqu’en août 1868, s’arrêtant « lorsque l’entreprise avait fait sa part du travail à hauteur de leurs négociations concernant la Cathédrale Saint-Colman ».
Après la scission, Ashlin pris les commissions inachevées. EW Pugin est mort subitement en juin 1875, âgé seulement de 42 ans ; Ashlin, cependant, a pu superviser l’achèvement de la construction.
En 1864, il a été décidé que le bâtiment proposé ferait fonction non seulement d’église paroissiale mais aussi de cathédrale du diocèse de Cloyne. La cathédrale originelle du diocèse, du XIIIe siècle, située dans la petite ville de Cork est de Cloyne, appartenait à l’Église d’Irlande. Queenstown, plus grande ville du diocèse, semblait un meilleur emplacement pour la cathédrale catholique. Le bâtiment serait dédié au fondateur du diocèse, saint Colman (522 – 600).
L’ancienne église a été démolie, et la construction du nouveau bâtiment a débuté en février 1868. Le travail préparatoire a été difficile et coûteux ; l'élargissement de la chaussée du côté de la mer a nécessité la construction d’un haut, long et épais mur de soutainement, et parce que les fondations ont été creusés en pente raide de la falaise, « il était nécessaire dans certaines parties de couler 7,3 m (24 pieds) sous le niveau du futur sol de l’église, alors que dans d’autres parties le sol s’est retrouvé à seulement 4 pieds ». La première pelletée de terre des fondations a été rejetée le 25 avril 1868 et la première pierre fut posée le 15 juillet de la même année. Les fondations ont été achevées vers juin 1869.
Le coût estimé initial était de 33 000 £, mais quand les murs avaient atteint environ 3,5 m (12 pieds), Mgr Keane est parti sur un plan plus élaboré à un coût substantiellement supérieur. Le coût final du bâtiment s’est élevé à 235 000 £. Les successeurs de Mgr Keane († 1874), l’évêque John McCarthy (1874–1893) et l’évêque Robert Browne (1894–1935), ont poursuivi fidèlement les plans ainsi révisés, et l’édifice a été suffisamment avancé pour que l’évêque McCarthy y célèbre la messe pour la première fois le 15 juin 1879. Aucun travail n’a été effectué dans les années 1883 à 1889, en raison du manque de fonds.
La dernière phase des travaux de construction a commencé en 1911, avec la construction de la flèche octogonale en calcaire. Trois ans plus tard, le 24 septembre 1914, une grande croix de bronze de 3,3 m (10,8 pieds), bénie par Mgr Browne, est posée au sommet de la flèche de 90 m (295 pieds), achevant la cathédrale. Le dernier échafaudage autour de la tour est supprimé en mars 1915, et les cloches installé en mai 1916. Le 12 août 1919, plus d’un demi-siècle après la pose de la première pierre, la cathédrale achevée fut solennellement consacrée.