La estructura principal de la catedral, formada por las naves, el transepto y la girola, se construyó entre los siglos XIII y XV, razón por la que es de estilo gótico y, concretamente, gótico valenciano o mediterráneo, que se caracteriza por ser más primitivo, horizontal y pesado que el vertical y suntuoso gótico francés. Las naves de la catedral de Valencia se inspiran en las de la catedral de Tarragona, ya que ambas presentan unos voluminosos pilares abovedados de columnas gemelas y un trazado cuadrado en cada tramo de la nave mayor.

Entre 1300 y 1350 se construyeron los tres primeros tramos de las tres naves (una central más grande y dos laterales más pequeñas), empezando en el crucero y acabando en los pies, llegando hasta la actual capilla de San Francisco de Borja, pero no más allá.

La Sala Capitular y el Micalet se habían construido separadas de las naves, a la manera de Pisa o Florencia, donde tanto el batistero como la torre campanario se hicieron exentos y aún lo son o como, sin ir tan lejos, la torre campanario del Fadrí de Castellón.

En 1459 los maestros Francesc Baldomar y Pere Comte iniciaron la ampliación de las naves de la catedral en un tramo más, conocido como Arcada Nova o Arcada de la Seu, y la unieron definitivamente con la sala capitular y con el Micalet. En este último tramo hicieron numerosas ventanas y puertas con arco en esviaje y una compleja bóveda de unión, tanto entre la catedral y el Micalet, como entre ésta y la sala capitular.

Entre 1441 y 1446 se labró un magnífico retablo gótico de alabastro para la parte de detrás del coro (transcoro) de la catedral, que se encontraba en el centro de la nave central, hasta que en 1777 fue colocado en la Capilla del Santo Cáliz, siendo sustituido por otro neoclásico, hoy desaparecido.

Entre 1594 y 1604 se hizo el sobrio coro de estilo herreriano en madera de boj y nogal, y con 155 sitiales o sillas, obra de los tallistas Domingo Fernández Ayarza, Joan Tormo y los italianos Francesco Maria Longo y Jacome Antonio Como. Este coro estuvo en la parte central de la nave mayor hasta 1940, cuando fue desmontado para trasladarlo al altar mayor. La catedral contaba con dos órganos situados a ambos lados del coro, del siglo XVI, pero después de la Guerra Civil fueran dañados y ya no se reconstruyeron, si bien el actual órgano posee piezas del antiguo.

A partir de 1774 empezó la cubrición de las bóvedas y pilares con decoración neoclásica, para tapar el gótico original de las naves y de todo el templo, pero dos siglos más tarde, el 1972, empezó la repristinación de la catedral y las naves recuperaron el aspecto gótico original, con pilares desnudos y bóvedas de crucería simples con plementería de ladrillo.