Josipu Vancašu je 1883. godine dodijeljen zadatak izrade projekta za katedralu u Sarajevu. Katedrala je zamišljena s prostorom za 1200 ljudi, s vrlo jednostavnim vanjskim izgledom.

O lokaciji se dugo razmišljalo, neke su bile podvodne, druge preskupe. Općina je priskočila u pomoć, a već ranije je to zemljište bilo kupljeno za izgradnju tržnice. Izbor je pao na trg koji je uskoro dobio ime Crkveni trg, a danas je to Trg fra Grge Martića.

Katedrala je završena i posvećena 1889. godine, izvedena u stilu rane gotike, a Josip Vancaš inspiraciju je pronašao u crkvi Notre Dame u Dijonu. U tornjevima katedrale je 6 zvona, dobivenih kao dar slovenskog naroda. Za njihovu nabavku pobrinuo se ljubljanski knez biskup Pogačar, no budući da je on umro prije nego je ostvario svoju nakanu, obavezu je preuzeo nasljednik mu biskup Jakob Missia. Zvona su lijevana u radionici Samasse u Ljubljani.

Unutrašnjost crkve je bogato ukrašena, a za freskoslikarstvo je bio zadužen čuveni italijansko-njemački slikar Alexander Maximilian Seitz.

U Katedrali Srca Isusova nalazi se grobnica Josipa Štadlera, vrhbosanskog nadbiskupa sa početka 20. stoljeća, koji je i inicirao gradnju. Ispred ulaza u crkvu postavljen je spomenik papi Ivanu Pavlu II, koji je 1997. godine posjetio Sarajevo i iz glavnog grada BiH, netom po završetka rata, poslao poruku mira i tolerancije. Sarajevska katedrala je središnja katolička katedrala u BiH. U njenoj neposrednoj blizini nalaze se Katolički bogoslovni fakultet i sjemenište te zgrada Nadbiskupije, u kojoj je boravio i papa Ivan Pavao II tokom svojih posjeta Sarajevu 1996. i 2003. godine. Njegova statua sada krasi trg ispred katedrale, mjesto okupljanja i druženja.

Mnogobrojne ljetne bašte i kafe-restorani čine ovaj trg jednim od glavnih okupljališta Sarajlija i njegovih gostiju.

Svete mise u Katedrali su svaki dan u 8,00 i 18,00 sati, a nedeljom u 12,00 sati je misa na engleskom jeziku.