Es darf angenommen werden, dass es auf dem Limburger Felsen über der Lahn einen oder zwei Vorgängerbauten gegeben hat. Bereits um die Mitte des 9. Jahrhunderts soll hier durch Erzbischof Hetti von Trier (um 800-847) eine vorromanische Kirche eingeweiht worden sein, die heute in der Forschung allgemein als karolingische „Hetti-Kirche“ bezeichnet wird und deren Patron möglicherweise bereits der heilige Georg war, der Ende des 3. Jahrhunderts nach Christus gewirkt haben soll.
Die erste urkundliche Erwähnung einer geplanten frühromanischen Kirche auf dem felsigen Steilufer über der Lahn findet sich in einer am 10. Februar 910 in Frankfurt am Main ausgestellten mittellateinischen Schenkungsurkunde, die heute im Hessischen Hauptstaatsarchiv in Wiesbaden aufbewahrt wird. Darin vermachte der letzte ostfränkische Karolinger-König Ludwig IV., genannt „das Kind“ (893-911), dem Konradiner Gaugrafen des unteren Niederlahngaus Konrad Kurzbold (um 885/890 bis 948), genannt der Weise, den Königshof Oberbrechen („Brichine“) und die Berger Kirche mit allen dazu gehörenden Rechten und Ländereien sowie der Erlaubnis, diesen für eine Kirche zu verwenden, die Konrad auf einem Berg namens „Lintburk“ erbauen wollte. König Ludwig das Kind folgte damit der Bitte des mächtigen Mainzer Erzbischofs Hatto I. (um 850-913). Die fertiggestellte Georgskirche und das 910 eingerichtete, einem Kloster ähnelnde Limburger Chorherrenstift werden in einer Schenkungsurkunde Kaiser Ottos I. von Ostern 940 erwähnt und 942 von diesem mit Königsschutz belegt.
Am 11. August 1058 wurde ein Neubau der erweiterten Stiftskirche mit Anraum und Chor geweiht. Es handelte sich um eine Pfeilerbasilika mit einem Langhaus und sieben Arkadenöffnungen über sechs quadratischen Pfeilern. Teile des Vorgängerbaus wurden in die Neukonstruktion mit einbezogen, wie 1975 bis 1977 ausgegrabene Reste in den beiden Westtürmen, in der Stirnseite des Nordquerarms, in der Umfassungsmauer des nördlichen Chorumgangs und in der dortigen umlaufenden Sockelbank sowie Fundamentreste unter dem Fußboden zeigten. Förderer des hohen Doms zu Limburg waren nach Konrad Kurzbold und Ludwig IV. (das Kind) König Konrad I. sowie die Kaiser Otto I., Konrad II. und Heinrich IV.
Im letzten Jahrzehnt des 12. Jahrhunderts wurden umfangreiche Umbaumaßnahmen aufgenommen, wobei man den Vorgängerbau inmitten der Baustelle beließ, um weiterhin die Liturgie feiern zu können. Dendrochronologische Untersuchungen ergaben, dass erste Baumaßnahmen bereits um 1180/1190 stattfanden. Nun erhielt die Kirche ihren spätromanischen und frühgotischen Charakter, was aber nicht ohne bauliche Mängel blieb. Die Fenster erhielten Spitzbögen, jedoch die Kreuzrippengewölbe, Strebebögen und die Pfeiler des Mittelschiffs weisen bis heute Unregelmäßigkeiten auf. Im Inneren des Doms findet man sowohl frühromanische als auch frühgotische Elemente nebeneinander, wie zum Beispiel romanische Rundbogengewölbe und gotische spitzbogige Kreuzrippengewölbe. An einigen Wänden sieht man verblasste, aber noch gut erkennbare Fresken aus gotischer Zeit. Durch die größeren Ausmaße der dreischiffigen Emporenbasilika rückte der Neubau noch näher an den steilen Felsabsturz zur Lahn heran.
Nachdem der Bau des Limburger Doms bis 1232 im Wesentlichen abgeschlossen war, konnte der Trierer Erzbischof und Kurfürst Theoderich II. von Wied (um 1170-1242) am 11. August des Jahres 1235 die feierliche Weihe der spätstaufischen Stifts- und Pfarrkirche zelebrieren. Eine Bauzeit von etwas mehr als vierzig Jahren war für mittelalterliche Verhältnisse relativ zügig.