La primera noticia que se tiene de la iglesia de Santa Maria de Solsona se encuentra en el acta de consagración de la Seu d'Urgell, de fecha incierta. Villanueva menciona una venta a favor de Sancta Maria de Stelisona, del año 928 donde recibe el calificativo de domum lo que podría indicar la existencia de una comunidad de clérigos. La primera consagración conocida de la iglesia lleva fecha de 977.
En el siglo XI se tiene constancia de una época de prosperidad. Al 1084 los canónigos ya seguían la regla de San Agustín y todo hace pensar que anteriormente había sido una canónica aquisgranense. En 1070 se consagró un nuevo templo, en esta época dependían de ella una docena de iglesias, número que se incrementó considerablemente más adelante. En 1097 Urbano II confirmó los privilegios de los que la canónica era beneficiaria. En 1163 tuvo lugar la tercera consagración de la iglesia, construida con la intervención de Ermengol VII de Urgell, esta casa condal protegía la canónica, a la vez que recibía también el favor de los papas, unas bulas de Alejandro III y Clemente III confirman las posesiones de Solsona. Los siglos XIII y XIV fueron de continuidad, la comunidad era numerosa y sus bienes considerables y extendidos por todas partes. En 1299 comenzaron las obras encaminadas a transformar la iglesia románica en gótica.
Este período de su historia se prolongó hasta el 1592, cuando la canónica fue suprimida y se secularizó siguiendo la ola reformadora que llevó a la supresión de las canónicas seculares. En el año siguiente se crearía el nuevo obispado de Solsona (a cuenta de los obispados de Urgell y Vic) incluyendo las rentas de la canónica de Santa Maria de Solsona, además de otras, y ocupando la iglesia canonical que pasaría a catedral, donde se mantendría una colegiata de tipo catedralicio. Con la nueva situación se fueron efectuando diferentes actuaciones constructoras que afectaron el templo románico hasta convertirlo en el complejo actual con múltiples dependencias anexas para acoger las dependencias episcopales.
Los restos románicos que aún se conservan corresponden al edificio consagrado en 1163. Este edificio ha sufrido profundas transformaciones en épocas posteriores: la nave gótica de principios del siglo XIV y el presbiterio de los siglos XVII y XVIII. Un elemento importante entre las construcciones es la capilla del Claustre, donde se venera la imagen de la Virgen. Esta capilla ha sido hecha y rehecha varias veces situándola en lugares diferentes, por lo que ha ido afectando tanto la iglesia como las dependencias canonicales.
En el siglo XVIII se desmontó la portada románica decorada con relieves. Ahora, en su lugar está la que se hizo en 1780, con el éxtasis de San Agustín. El edificio fue incendiado en 1810 con la guerra de la Independencia, buena parte de las bóvedas de la iglesia cayeron y el mobiliario se perdió, entre otros el retablo de la Mare de Déu del Calustre, obra de Jacint y Carles Moretó. La canónica estaba dotada de un claustro de época románica, que se reconstrujó casi por completo en el siglo XVIII. De aquella primera construcción quedan algunos elementos que se conservan en el Museu Diocesà i Comarcal de Solsona. Aquel claustro se encontraba en un nivel más elevado en relación con la iglesia y en ese momento se aprovechó para rehacerlo en una posición inferior. Es por ello que el bello portal de escuela leridana que comunicaba con el claustro ahora se encuentra elevado a modo de gran ventanal.
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