Den medeltida gråstenskyrkan är den äldsta bevarade byggnaden i Esbo. Kyrkans äldsta delar härstammar från 1480-talet. Byggaren är en okänd "esbomästare". Kyrkan är både byggnadshistoriskt och landskapsmässigt sett Esbos viktigaste enskilda byggnadsmonument.

Kyrkan var ursprungligen treskeppig, men byggdes om och utvidgades på 1820-talet till en korskyrka med tvärskepp. I samband med totalrenoveringen och restaureringen på 1930-talet byggdes tunnvalven om till stjärnvalv och de äldsta delarna från medeltiden lyftes fram, så att också väggarnas kalkmålningar från senmedeltiden fick komma till sin rätt.

Den nya, stora domkyrkoorgeln invigdes 3.6.2012. Orgeln är byggd av Veikko Virtanens orgelbyggeri från Esbo. Instrumentet omfattar 42 stämmor fördelade på tre manualer och pedal. Den klangliga förebilden är instrument byggda av Friedrich Ladegast (1818-1905). Fasaden är ritad av arkitekt Ulf Oldaeus från Stockholm.

Då det finska biskopsstiftet i Esbo grundades år 2004 ändrades kyrkans namn från Esbo kyrka till Esbo domkyrka. Esbo domkyrka är huvudkyrka för Esbo svenska församling och Espoon tuomiokirkkoseurakunta, som varje söndag firar gudstjänster här.