El solar en que se asienta la Seo ha sido desde antiguo el centro religioso de la ciudad. Allí se situaba el templo principal de Caesaraugusta del antiguo foro romano, cuyos restos arqueológicos muestra el museo homónimo subterráneo que se ubica en la plaza de la catedral. Al contrario que otros templos de ciudades romanas, no se construyó en la confluencia del cardo y el decumano, sino a orillas del Ebro, contiguo al puerto fluvial.

Desde el siglo III la decadencia de la ciudad llevó a que fueran reutilizados sus materiales mas nobles. Desde mediados de este siglo está documentada la cristianización de la ciudad, que se convirtió en sede episcopal visigoda dotada de sede catedralicia. Sin embargo se desconoce el emplazamiento exacto de la catedral tardorromana, dedicada a san Vicente, aunque el hallazgo de un cancel visigótico en el solar de la Seo hace suponer que pudiera ubicarse allí.