La cattedrale di Santa Maria Maggiore (nomi originari paleocristiani basilica vetus o basilica minor) fu una delle prime chiese di Milano, edificio religioso più importante della città prima della costruzione del Duomo di Milano. La basilica vetus venne progressivamente demolita a partire dal 1386 proprio per poter permettere la costruzione del moderno Duomo di Milano. La basilica vetus, insieme ai vicini basilica maior (poi ridenominata basilica di Santa Tecla), battistero di San Giovanni alle Fonti e battistero di Santo Stefano alle Fonti, formava il "complesso episcopale". La presenza di due basiliche molto ravvicinate era infatti comune nel Nord Italia durante l'età costantiniana e si poteva trovare, in particolare, in città sedi vescovili.
La basilica vetus si trovava dove sorge ora la zona absidale posteriore del moderno Duomo di Milano. La sua costruzione iniziò nel 314 in epoca romana tardoimperiale, un anno dopo l'editto di Milano, che concesse a tutti i cittadini, quindi anche ai cristiani, la libertà di onorare le proprie divinità. Fu quindi la prima basilica paleocristiana di Milano realizzata dopo questo editto, da cui il nome (vetus in latino vuol dire "antico"), venendo edificata nel periodo in cui la città romana di Mediolanum (la moderna Milano) era capitale dell'Impero romano d'Occidente (ruolo che ricoprì dal 286 al 402).
Il rifacimento dell'antica basilica vetus in chiave più moderna si deve al vescovo Angilberto I, che cambiò nome alla chiesa in cattedrale di Santa Maria Maggiore, con i lavori che si conclusero durante l'episcopato del suo successore Angilberto II, che la riconsacrò nell'836. Con queste modifiche in stile romanico e gotico l'antica basilica si trasformò in una cattedrale vera e propria, dove si svolgevano molteplici funzioni religiose.
Della basilica vetus sono giunti sino a noi solo i resti del muro della facciata rifatta nel IX secolo in stile romanico e probabilmente tra il 1370 e il 1380, sito archeologico che si trova in alcuni locali della Veneranda Fabbrica del Duomo e che non è aperto al pubblico.