La Sede della Cattedrale di Tarragona occupa il luogo in cui, in epoca romana, fu innalzato il tempio dedicato al culto degli imperatori. Nel refettorio della Cattedrale, è ancora possibile vedere imponenti resti di questo grande recinto. Quest'area sacra pagana fu parzialmente smantellata nel secolo V, e trasformata in uno spazio cristiano. Si ritiene che, in questo recinto, si sia costruita la Cattedrale di epoca visigota.
Una delle cappelle rinascimentali della Cattedrale medievale è dedicata a san Fruttuoso e ai suoi diaconi, dove si venerano alcune reliquie di questi martiri spagnoli. Nel Museo Diocesano troviamo anche elementi archeologici dei primi secoli del cristianesimo, tra i quali risalta una piccola brocca liturgica di bronzo del secolo VII trovata in una tomba, nella zona della Cattedrale. Sempre sulla facciata della Cattedrale si trova un magnifico sarcofago paleocristiano, dell'inizio del secolo V, che riceve il nome di sarcofago di Betesda.