Procházku historickou částí Olomouce nemůžeme zahájit jinde než před katedrálou sv. Václava na Václavském náměstí. Stavbu budoucího biskupského sídelního chrámu započal před rokem 1107 olomoucký údělný kníže Svatopluk, jehož syn Václav ho ještě nedokončený předal biskupovi Jindřichu Zdíkovi. Pod Zdíkovým patronátem byl kostel 30. června 1131 vysvěcen. Z původní plochostropé románské baziliky zůstalo zachováno její západní dvojvěží, dnes skryté za novogotickým pláštěm, nepřístupná krypta pod původní apsidou a půdorysné založení trojlodí. Po požáru v roce 1204 byla bazilika poprvé zaklenuta a v souvislosti s tím i opatřena první řadou vnějších hranolových opěráků. K rozsáhlé raně gotické přestavbě došlo po dalším požáru roku 1265 za biskupa Bruna ze Schauenburgu. Z této etapy pochází obvodové zdivo trojlodí a vysoká katedrální okna s poklasickými kružbami, nový opěrný systém pilířů na lichoběžníkovém půdorysu a vnitřní svazkové přípory. Fragmenty plastické výzdoby jejich hlavic se dnes nacházejí v lapidáriu Vlastivědného muzea v Olomouci. Nepříliš rozměrný pravoúhlý presbytář z té doby byl odstraněn na začátku
17. století. Dodnes dochované křížové klenby trojlodí byly do stavby vloženy v první polovině 14. století za biskupa Jana Volka. Renesance obohatila zásluhou biskupa Stanislava Pavlovského siluetu kostela o dnes neexistující dominantní střední věž v průčelí a o pokročilou architekturu kaple sv. Stanislava při jižní fasádě (1585–1591). Pavlovského nástupce kardinál František z Dietrichsteinu dal v letech 1616–1618 podnět k novostavbě nového a nebývale rozměrného valeně zaklenutého presbytáře, jehož projektantem byl pravděpodobně Ital Andrea Spezza, později jeden ze stavitelů Valdštejnského paláce v Praze. Následovaly až klasicistní úpravy Jana Sarkandra Thalherra z roku 1803, které se znovu dotkly západního věžového průčelí a vtiskly mu empírovou podobu. Definitivní vzhled s charakteristickou jižní vysokou věží a protilehlou novou chórovou kaplí sv. Cyrila a Metoděje katedrála získala v letech 1883–1892 rozsáhlou přestavbou v historizujícím novogotickém duchu. Chrám tak v půdorysu dospěl k symbolickému tvaru latinského kříže a vyjadřuje ideu průniku dvou kostelů – starého a nového. Regotizaci završili pod ideovým vedením arcibiskupa Bedřicha z Fürstenbergu architekti Gustav Meretta a Richard Völkel důkladným přetvořením průčelí, které bylo inspirováno podobou pařížského chrámu St. Clotilde.
Na novogotickém oltáři je umístěn relikviář s ostatky sv. Jana Sarkandra. Pod kněžištěm katedrály se nachází veřejnosti přístupná krypta, sestávající ze dvou pater – v dolní kryptě můžete vidět rakve olomouckých biskupů.
V prostoru této budovy se 4. srpna 1306 odehrála vražda (viz výše) posledního českého krále z rodu Přemyslovců, Václava III. (1289-1306). Dějištěm vraždy bylo pravděpodobně místo před dnešním barokním balkonem na severu stavby.
Součástí širšího areálu původní biskupské baziliky byly i budovy někdejšího románského biskupského a kapitulního domu, dříve známého pod nepřesným názvem jako Přemyslovský palác. Přestože se stavba v severním sousedství katedrály svatého Václava zachovala do současnosti jen v neúplné podobě, poskytuje i dnes díky nedávné náročné rekonstrukci přesvědčivý důkaz o vysoké úrovni románské výtvarné kultury na Moravě. Sochařská reliéfní výzdoba sdružených oken paláce je díky své stylové čistotě, bohatství ornamentálních motivů a virtuozitě provedení ojedinělou ukázkou architektonické plastiky dokonce ve středoevropských souvislostech. Vznik paláce ve čtyřicátých letech 12. století je spjat s působením Jindřicha Zdíka, první z řady nevšedních osobností na olomouckém biskupském stolci.
V letech 1137–1138 uskutečnil Zdík inspirující pouť do Svaté země. Cesta přinesla ovoce v podobě biskupovy krátkodobé příslušnosti k augustiniánské kapitule při kostele Božího hrobu v Jeruzalémě, podle jejíhož vzoru pak Zdík reformoval i kněžský sbor olomouckého kostela. K tomu, aby kapitula mohla skutečně žít podle přísných klášterních pravidel, bylo ovšem potřeba vytvořit příslušné podmínky. První z nich naplnila zřizovací listina z roku 1141, ve které byla kapitula obdarována pozemkovými majetky. Druhý a neméně náročný předpoklad začal biskup uskutečňovat možná ještě dříve, po návratu z cest roku 1139. Byla jím výstavba budovy, která by poskytla dvanáctičlennému sboru kanovníků u nové katedrály náležitě důstojné sídlo. Zdíkovým čerstvě nabytým sympatiím ke klášternímu způsobu života rovněž odpovídalo, že v rámci novostavby počítal i s umístěním biskupského domu. Na základě stylového rozboru zachovaných částí stavby se dnes takřka všeobecně předpokládá, že vedoucí kamenické mistry, kteří měli biskupovy představy naplnit, přivedl Zdík do Olomouce z Porýní. Zvláště plastická výzdoba architektonických článků císařského dómu ve Špýru nese totiž velmi příbuzné ornamentální motivy, i když jsou pochopitelně datovány do dřívější doby závěru 11. století. Kamenná architektura olomouckých oken je založena na subtilních soustružených sloupcích, které nesou na bohatě zdobených antikizujících hlavicích s rozetami náběžníky a na nich další vrstvu akantového a geometrického ornamentu. Čelní plochy půlkruhových záklenků pokrývají souvislé pásy palmetových vzorů. Elegantní vylehčovací oblouky nad okny jsou naopak hladké a o to více kontrastují se strukturou okolního tmavšího kvádříkového zdiva. Olomoucký palác se třemi křídly kolem rajského dvora, jehož čtvrtou (jižní) stranu uzavírala starší stavba baziliky, byl zřejmě vystavěn během poměrně krátké doby kolem roku 1141, kdy došlo k oficiálnímu a další listinou potvrzenému přenesení biskupství ke kostelu sv. Václava. Potřebám kapituly sloužilo hlavně celé východní křídlo paláce, které mohlo mít v přízemí kapitulní síň a v patře společnou ložnici kanovníků, propojenou schodištěm v síle zdiva s přilehlým chórem sousední baziliky. Kapitule náležela i jídelna s kuchyní, které se snad nacházely v přízemí severního křídla. Ke kontemplaci i odpočinku sloužil rajský dvůr se studnou, obklopený křížovou chodbou, jejíž netypický obdélný (a nikoli čtvercový) tvar mohl být vynucen nedostatkem místa na poměrně úzkém pozemku. Kromě vstupu přímo z vnitřku kostela byla kapitulní část paláce přístupná i ze západní strany přízemním portálem, který vedl na plochu před hradním palácem. Přímo nad tímto vstupem stoupalo vnější schodiště k podobnému portálu do biskupova sídla, které se nacházelo ve dvou sálech prvního patra severního křídla paláce a dále bylo úzkým spojovacím křídlem propojeno i s místnostmi v patře západního dvojvěží kostela. Právě v těchto prostorách učinil roku 1867 arcibiskupský stavitel Karl Biefel náhodný objev bohatě reliéfně zdobených architektonických článků románských sdružených oken, která zprvu považoval za pozůstatek starého přemyslovského hradu. Biefelovi nástupci Josef Erwin Lippert a zvláště Gustav Meretta se pak ještě v 19. století postarali o částečné zpřístupnění nálezu, i nadále však nedůstojně skrytého pod nízkými střechami gotického ambitu, který vyrostl na půdorysu paláce v polovině 14. století.
Do dnešní doby jsou tedy z paláce zachovány dvě obvodové zdi (západní a severní) a kromě toho ještě nedostatečně prozkoumaná stavba východního kapitulního křídla, přestavěného v pozdně gotickém slohu na prostory dómských sakristií. Dlouhodobé restaurování zachovaných zbytků románského zdiva, spojené se všestrannými průzkumy a nezbytnými architektonickými úpravami, bylo uzavřeno v roce 1988. Od té doby je památka zpřístupněna veřejnosti a doplněna o dokumentační expozici, která rovněž představuje výsledky rozsáhlých archeologických výzkumů.
Hned vedle vstupu do románského paláce se nachází kaple sv. Anny. Jednolodní pozdně renesanční stavba s pětibokým závěrem v minulosti sloužila jako místo volby olomouckých biskupů. Její dnešní podoba je dána jednak starším gotickým jádrem, ale hlavně přestavbou, kterou roku 1617 podnikl kapitulní probošt Martin Václav z Greifenthalu. V souvislosti s regotizací katedrály byla kaple roku 1885 zkrácena o závěrečné klenební pole a její průčelí bylo včetně plastických výzdobných prvků rozebráno a přeneseno do současné polohy. Za kaplí sv. Anny se zvedá mohutná válcovitá kaple sv. Barbory. Barokní stavba, jejíž kupole vévodí severní frontě Václavského náměstí, totiž vznikla adaptací horních pater původní okrouhlé románské věže přemyslovského hradu. Jako svoji soukromou oratoř, přístupnou z budovy kapitulního děkanství, ji nechal před rokem 1751 vybudovat děkan Kašpar Florentius z Glandorfu. Plochu středověkého hradu samotného dnes zaujímá barokní komplex budov bývalého kapitulního děkanství, předurčeného po dokončení probíhající rekonstrukce za sídlo Arcidiecézního muzea. Posledními z těch významnějších památek Dómského návrší jsou dvě plastická díla – volně stojící barokní socha sv. Jana Nepomuckého od Jiřího Antonína Heinze a odlitek pozdně gotického reliéfu P. Marie Ochranitelky v neorománské kapličce na nároží Václavského náměstí a Dómské ulice.