Anstelle eines Vorgängerbaus, von dem nur der 1477 fertig gestellte Turm erhalten blieb, entstand 1498 bis 1540 die spätgotische fünfschiffige Basilika in Ziegelmauerwerk mit Tuffsteinverblendung. Den Entwurf des Chores im damals bereits antiquierten Kathedralschema lieferte der Xantener Stiftbaumeister Johannes von Langenberg. Nach der Einführung der Reformation 1540 war ein Teil des Baues noch nicht gewölbt und erhielt eine provisorische Holzdecke. Auch der geplante Chorumgang mit Kapellenkranz kam nicht zur Ausführung. 1883–1896 erfolgte eine historisierende Restaurierung, bei der nun der Chorumgang und die bisher fehlende Wölbung zur Ausführung kamen. Im Zweiten Weltkrieg wurde die Kirche bis auf die Umfassungsmauern zerstört. Der langwierige Wiederaufbau durch den Dombauverein begann 1948 und endete erst 1994. Ziel war nicht die Wiedergewinnung des historistisch überformten Baus aus dem 19. Jahrhundert, sondern die spätgotische, unvollendet gebliebene Kirche. Jedoch stellte man den neogotischen Chorumgang wieder her. In den Seitenschiffen rekonstruierte man die spätgotischen Sterngewölbe.

Im beeindruckenden Innenraum sind besonders die rekonstruierten kunstvollen Sterngewölbe in den Chorseitenschiffen bemerkenswert, von denen das frei hängende Rippenwerk in der Heresbachkapelle herausragt. Von der ursprünglichen Ausstattung ist bis auf einige Grabplatten nichts erhalten geblieben. Im Südseitenschiff befindet sich seit 1996 der »Weseler Altar«, ein Werk des Stuttgarter Künstlers Ben Willikens. Im Jahr 2000 schuf die dänische Firma Marcussen die Orgel mit ihren 56 Registern, die im Chor aufgestellt wurde.

Quellenangaben: Dehio Nordrhein-Westfalen I [Rheinland], 2005, S. 1173-1178; http://de.wikipedia.org/wiki/Willibrordi-Dom; http://www.kirche-wesel.de/index.php?seite=148