Situada en el centro de la ciudad, frente al Palacio Real de Madrid. Templo que aúna diferentes estilos: neoclásico en el exterior, neogótico en el interior y neorrománico. Fue consagrada por Juan Pablo II en su cuarto viaje a España, el 15 de junio de en 1993.

Es un templo de cruz latina de 102 metros de longitud por 73 de altura. Su crucero mide 66 metros de longitud y tiene 13 capillas, 3 altares y una gran cúpula de 20 metros de diámetro de piedra y granito. La cúpula es doble, gótica desde el interior y barroca desde el exterior. En ella aparecen representados los doce apóstoles.

La fachada principal está coronada por cuatro estatuas que son obra del escultor Ramón Chaparro. Representan a cuatro santos españoles: San Isidro, Santa María de la Cabeza, Santa Teresa de Jesús y San Fernando, realizadas en piedra blanca de Colmenar.

La Virgen de la Almudena, patrona de la ciudad, tiene su altar en el crucero de la nave derecha. Está colocada en la hornacina central de un impresionante retablo, pintado por Juan de Borgoña (finales del XV, comienzos del XVI), constituido por dieciocho tablas con escenas de la vida de Nuestro Señor. La última aportación fueron las pinturas neobizantinas de Kiko Argüello en el ábside de la catedral, y representan temas de la vida de Cristo.

En 1944 se convocó un concurso nacional de Arquitectura para solucionar el difícil problema de la terminación de la Almudena, que ganaron los arquitectos Fernando Chueca y Carlos Sidro, abandonando las formas neogóticas y enlazando el tiempo con su entorno a través de pórticos claustros, capillas y dependencias. De esta forma, la catedral se integraría con el entorno también neoclásico del Palacio Real.