W XVIII wieku katedra uzyskała późnobarokowy charakter. Wymieniono wówczas większość wyposażenia, ujednolicając je pod względem formy i dekoracji oraz podporządkowując zasadom symetrii. Zredukowano liczbę ołtarzy bocznych i wzniesiono kolejne kopułowe mauzolea kardynała Jana Aleksandra Lipskiego oraz biskupa Andrzeja Stanisława Kostki Załuskiego. Planowana kaplica królewska dynastii Wettynów nie została zrealizowana. Nie doszło również do przekształceń samej gotyckiej struktury katedry, jak miało to miejsce w Gnieźnie czy Poznaniu, ani do budowy klasycystycznej fasady zachodniej. Autorami barokowego wystroju katedry byli architekci włoscy, tacy jak Giovanni Trevano, Giovanni Battista Gisleni i Francesco Placidi, a także wykształcony we Włoszech Kacper Bażanka. W latach 1713–1715 z polecenia biskupa Kazimierza Łubieńskiego podwyższono dwa pozostałe skrzydła, zapewne według planów Bażanki.