В 1570 году во времена правления испанского короля Филиппа II по указу Папы Римского Пия V в Сантьяго-дель-Эстеро создана первая епархия в Аргентине. Тогда же возведен первый кафедральный собор во главе с епископом Francisco de Vitória. Храм был освящен в 1581 году, а спустя 15 лет в его стенах прошел первый Синод в стране.

За свою историю собор претерпел множество изменений. Первая постройка была разрушена в 1601 году. Через 10 лет под руководством второго епископа Hernando de Trejo y Sanabria на ее месте возвели новую деревянную церковь, которая сгорела в результате сильного пожара 1615 года. Местные жители вновь построили на этом месте святыню, а первый епископ Буэнос-Айреса освятил ее в 1621 году. На протяжении нескольких лет храм неоднократно становился жертвой наводнений, пока в 1677 году стремительные потоки воды не унесли его окончательно. Четвертый собор был построен по проекту архитектора Melchor Suárez de la Conchaра и распахнул двери в 1686 году. К сожалению и этот храм недолго  радовал прихожан. Город пережил землетрясение 1817 года, но от главного собора остались лишь обломки. Прошло более 150 лет, прежде чем жители Сантьяго-дель-Эстеро увидели новый храм, который радует верующих и по сей день.

Нынешний храм построен в 1877 году по проекту братьев архитекторов Agustín и Nicolás Cánepa и назван в честь Святой Девы Кармен, покровительницы города. Здание в неоклассическом стиле с тремя нефами и боковыми часовнями облицовано французской плиткой XIX века. Фасад украшен коринфскими колоннами и барельефами, изображающими сцены из библии. Но основная ценность храма заключается в его реликвиях: статуях Богоматери Утешения из обожжённой глины XVII века, апостола Сантьяго и Богоматери Кармен, колонн Соломона из зеленого оникса и органа 1931 года.