Secondo un'antica tradizione la basilica del Municipio romano esistente nel V secolo fu trasformata in chiesa cristiana ed intitolata a Clemente I pontefice e martire, che avrebbe predicato a Velletri e sarebbe divenuto papa dal 91 al 101. L'aspetto attuale è molto diverso da quello originale a causa della lunga vita della chiesa. Quest'ultima infatti nel XIII secolo subì una profonda ristrutturaz
ione con la costruzione dell'abside poligonale esterno e della ca****la sotterranea che conserva le reliquie di San Eleuterio e San Ponziano. Nel 1556 il capitolo della cattedrale decise di sostituire gli antichi sedili di pietra del coro con dei nuovi sedili in noce, eseguiti da Luca Bencivenga da San Gallo. Nel 1595 il vescovo Gesualdo chiamò a Velletri Giovanni Balducci il quale dipinse il martirio di San Clemente in tre quadri. Il 23 maggio 1656 un fulmine fece rovinare il campanile sulla navata centrale della chiesa: questo evento portò alla sostituzione delle colonne di marmo dell'antica basilica romana con i pilastri in muratura presenti ancora oggi. Il soffitto ligneo venne dipinto ad affresco nei primi anni del Settecento da Giovanni Odazzi. L'ingresso principale della Cattedrale con la facciata è stato inglobato nella costruzione del Seminario Vescovile fin dal XVII secolo. L'ingresso odierno si affaccia su Piazza San Clemente ed il portale è stato eseguito da Troiano da Palestrina nel 1512. Nel 1950 il cardinale Clemente Micara, vescovo di Velletri, promosse il restauro della cattedrale, danneggiata dalla guerra, su progetto dell'architetto Giuseppe Zander. Il mosaico del catino absidale venne realizzato nel 1951 dal pittore ungherese János Hajnal, che eseguì anche i due arcangeli sull'arco trionfale e le vetrate policrome delle finestre dell'abside. L'affresco sul soffitto fu sostituito con una grande tela del pittore viterbese Canevari che, riprendendo i motivi dell'opera precedente, ha integrato la pittura inserendo l'incontro di papa Pio XII con i cittadini di Velletri rifugiati a Roma durante la guerra. La cattedrale veliterna fu dichiarata basilica minore della Chiesa cattolica il 2 marzo 1804 da papa Pio VII con una bolla che ne ricorda i privilegi. Sono stati eletti papi 14 vescovi di Velletri tra i quali papa Benedetto XVI, che ha visitato la cattedrale il 23 settembre 2007 e ha donato alla città di Velletri una colonna in bronzo, ora esposta nel piazzale (ristrutturato completamente per l'occasione) antistante alla chiesa.
