El Cura Vicario Tomás Xavier de Gomensoro, se propuso levantar la nueva Iglesia Matriz de la Villa Nuestra Señora de Guadalupe, tomando como base los planos de la Iglesia de San Isidro de Buenos Aires. Para ello contó con la aprobación del Jefe de los Orientales, José Artigas, quien decidió que los diezmos -aún en tiempo de guerra - se dedicaran a la edificación de esta iglesia. La piedra fundamental fue bendecida por el Cura Párroco y colocada por Joaquín Suárez el de 13 de octubre de 1816, en representación del Cabildo Gobernador de Montevideo. Es de destacar en la construcción del templo la participación del arquitecto Noya, que estuvo a cargo de los cimientos, y de José Álvarez del Pino quien continuó a cargo de la obra .La primera ceremonia oficial fue la bendición de la bandera en 1828 por Juan Francisco Larrobla. En 1858, Jacinto Vera celebró la finalización de la nave central con los altares menores y el ábside atrás del altar mayor. La primera de las torres quedó terminada en 1865. Éstas no alcanzaban su altura actual hasta que en 1889 el presidente Máximo Tajes las eligió para tomarlas como punto de referencia, por su situación sobre el Río Santa Lucía. En 1916 se levantó el atrio principal y se modificó el frente. Entre 1920 y 1925 se le hicieron reformas e intervenciones de mantenimiento. La última restauración se realizó entre los años 1999 y 2001. El Templo Parroquial fue declarado "Santuario Nacional de la Virgen Nuestra Señora de Guadalupe" por el arzobispo de Montevideo monseñor Antonio Barbieri en 1945. El 21 de noviembre de 1961 el Papa Juan XXIII lo elevó a Iglesia Catedral, sede de la Diócesis de Canelones y en 1962 asumió su primer Obispo, Orestes Nutti. La Catedral guarda un importante archivo documental de la etapa fundacional de Villa Guadalupe, llevada a cabo por el presbítero Juan Manuel Laguna, de los Padres Gomensoro y Larrobla, entre otras personalidades. Los registros en el primer libro de bautismos de Villa Guadalupe, cuyo responsable fue el Padre Laguna, abarcan el período de 1773 y 1774. También se encuentran reliquias que pertenecieron a monseñor Jacinto Vera y los restos del primer Obispo de Canelones, monseñor Nutti. Debajo donde estaba el antiguo cementerio están,entre otros, los restos del Coronel Simón del Pino y del Comandante Juan Spikerman.

La imagen original de la Santísima Virgen María, con el título de Nuestra Señora de Guadalupe, se encuentra en la Basílica del Tepeyac en Ciudad de México. Es ésta una tilma, o poncho indígena, plano. La réplica histórica que se halla en esta Iglesia Catedral de Canelones es una imagen tallada en madera, de unos 60 centímetros de altura, con las manos juntas en actitud de oración. A sus pies un ángel de rostro infantil levanta los brazos. Se encuentra junto al Pabellón Nacional dentro de la Catedral Nuestra Señora de Guadalupe. Es la imagen fundadora de la ciudad de Canelones, pues la población se fue constituyendo en torno al templo que se había levantado para venerarla. En su entorno se fueron asentando los primeros habitantes de la futura Villa Guadalupe. Su llegada, el 17 de setiembre de 1759, traída por el sastre cuzqueño Santos Pérez y Llamac precede la fundación de la Villa, la cual, por decisión unánime de los vecinos, llevó su nombre: "Nuestra Señora de Guadalupe". La Virgen fue coronada por monseñor Nutti, Obispo de Canelones, el 12 de octubre de 1979.

Órgano de la Catedral Nuestra Señora de Guadalupe de los Canelones Órgano con 11 registros, 2 teclados y 556 tubos, construido en Savona, Italia por Giovanni Battista Dessiglioli. Llegó a Canelones en el 1900 por iniciativa de los vecinos que contribuyeron económicamente para su transporte. Es especial para la interpretación de la música clásica italiana de los siglos XVI, XVII Y XVIII. Fue valorado en 200.000 dólares americanos luego de su última restauración financiada por la "Academia di Música Italiana per Órgano" de la ciudad de Pistoia, a propuesta de su director el profesor Humberto Pineschi y que en abril de 1989 realizó Sergio Silvestre Budelli. Está ubicado en el coro de la nave central. Es la imagen fundadora de la ciudad de Canelones, pues la población se fue constituyendo en torno al templo que se había levantado para venerarla. En su entorno se fueron asentando los primeros habitantes de la futura Villa Guadalupe. Su llegada, el 17 de setiembre de 1759, traída por el sastre cuzqueño Santos Pérez y Llamac precede la fundación de la Villa, la cual, por decisión unánime de los vecinos, llevó su nombre: "Nuestra Señora de Guadalupe". La Virgen fue coronada por monseñor Nutti, Obispo de Canelones, el 12 de octubre de 1979.