A pesar del predominio del gótico, la fachada principal de la catedral de Bilbao es la que más cambios ha sufrido a lo largo del tiempo.
De la primitiva construcción gótica no se conoce nada. Sabemos que la precedente a la actual, la construyó en el siglo XVII, Martín Ibáñez de Zalbidea. Constaba de un amplio pórtico apuntado bajo el que se disponía una portada clasicista con columnas dóricas de jaspe de Mañaria, y sobre ésta una vidriera de diseño gótico de considerables dimensiones.
El actual diseño general de fachada y torre responde a los principios fundamentales del neogótico. Este pretendía reconstruir el estilo artístico de fines de la Edad Media.
La torre, con piedra del monte Oiz
Está formada por dos cuerpos: el campanario y la aguja. El primero, levantado con piedra del monte Oiz, se abre al exterior a través de vanos de estilo neogótico con persianas que actúan a modo de cajas de resonancia y presenta remates de pináculos.
En este campanario se alojan un total de once campanas, distribuidas en tres niveles. En el primer nivel del campanario de la catedral de Santiago se encuentran las campanas de volteo, en el segundo las de repique y el tercer piso aloja unas de volteo y otras de repique.
Hasta los 64 metros
La torre culmina en una esbelta aguja aparejada con una piedra más clara que el resto procedente de Angulema (Francia). Es de inspiración bajomedieval y alcanza los 64 metros destacando visiblemente sobre el entorno del casco viejo.
Uno de los dos claustros góticos de Bizkaia
El claustro se construyó en los mismos años que la sacristía, a principios del siglo XVI, ocupando el lugar del antiguo cementerio norte del templo. Junto con el de San Francisco de Bermeo constituyen los únicos claustros góticos conservados en Bizkaia.
A principios del siglo XX el templo se deterioró. Por esa razón, entre 1924 y 1931 tuvieron que renovar casi por completo las tracerías de las arquerías, las gárgolas y la crestería. El proyecto lo realizó el arquitecto Manuel Galíndez.