Como parte de los trabajos de restauración del templo, las excavaciones arqueológicas realizadas en los últimos años nos permiten conocer que dentro del espacio que hoy ocupa la Catedral, se construyó el foro de la ciudad romana de Cesaraugusta con su edificio más importante, el Templo dedicado a la Piedad Augustea(descubierto en la parte posterior de la Catedral).
En la Edad Media española, Zaragoza(Saraqusta) fue una de las principales ciudades musulmanas, y en el espacio de la Seo se construyó la mezquita principal(conocida como la mezquita blanca). Su inicial estructura de la 2ª década del siglo VIII se fue ampliando, entre los siglos IX y XI hasta formar uno de los principales templos de Al-Andalus.
La Catedral Románica
En 1118 Alfonso el Batallador reconquista Zaragoza, y convierte su mezquita en templo cristiano. En 1121 fue consagrada al Salvador en su Epifanía. Hacia 1140 se derriba la mezquita y se comienza la construcción del templo románico, y a finales del siglo XIII estaba terminado en su conjunto. Planta basilical, con una cabecera de cinco ábsides y tres naves con tres tramos. De esta construcción sólo han pervivido los muros de dos ábsides, algún fragmento del crucero y restos de dos capillas de la cabecera.
La Catedral Gótica
El apoyo de los obispos zaragozanos, convertidos en arzobispos desde el siglo XIV, da lugar a sucesivas ampliaciones y enriquecimiento del templo a lo largo de los siglos XIV y XV. A partir de este momento el estilo gótico-mudéjar se impone. En estos años se sustituye el antiguo cimborrio y se construye la Parroquieta(con el impresionante muro de decoración mudejar). La etapa del arzobispo don Dalmau de Mur, a mediados del siglo XV, supuso una época relevante con la construcción del coro y del retablo mayor. La llegada a la sede arzobispal de miembros de la Casa Real(don Alonso, don Juan y don Hernando de Aragón) supuso la ultima etapa de transformación de la catedral hasta llegar a su configuración actual, que data del siglo XVI. Se amplía de tres a cinco naves; se alarga el templo mediante la ampliación de los pies y se construye el transcoro. La catedral gótico-mudejar se convierte en el edificio que hoy vemos. Se trata de un gran salón gótico de cinco naves, algo más elevada la central, cubiertas con bóvedas de crucería que apoyan sobre pilares fasciculados. Una sucesión de capillas se abre en las naves laterales y a los pies de la iglesia. El coro se sitúa en la mitad de la nave central.
Siglos XVI, XVII y XVIII
En estos siglos se hicieron y decoraron las más importantes capillas. En el siglo XVIII se completó la torre campanil, según planos del italiano Contini, que se había iniciado en 1681 y que decoró Arali en 1787. En este mismo siglo se termina el exterior del templo con la portada neoclásica del aragonés Julián Yarza y Lafuente.
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