Il Duomo venne fondato alla fine del VI secolo dalla regina Teodolinda, moglie del re longobardo Autari e poi di Agilulfo, come cappella del vicino palazzo reale, in una zona allora marginale del piccolo borgo di Monza, a breve distanza dal fiume Lambro. Certamente la basilica era già costruita nel 603, quando l'abate Secondo di Non vi battezzò l'erede al trono Adaloaldo.

Essa nacque sotto un duplice segno: il legame con S. Giovanni Battista (al quale molto probabilmente la regina aveva impetrato la grazia della maternità) e quello con la sede pontificia romana, in particolare con papa Gregorio Magno. Centrale fu infatti il ruolo della regina nella conversione dei longobardi dall'arianesimo al cattolicesimo, processo complesso che si concluse solo un secolo dopo, sotto il regno di Liutprando. Per tali motivi, come testimonia Paolo Diacono, la Chiesa svolse di fatto il ruolo di "santuario" della nazione longobarda.

Di questa prima fase quasi nulla sopravvive, ad eccezione di pochi materiali edilizi (tegoloni, "tubuli" per la realizzazione di volte, oggi conservati in Museo) e di resti dell'arredo liturgico (due lastre decorate "a incisione"). Dalle scarse fonti scritte si ricava, comunque, che doveva trattarsi di un edificio a tre navate, ad andamento longitudinale, preceduto da un atrio quadriportico che svolgeva funzioni diverse, tra cui alcune civili: vi venne ospitata anche la sede del Comune, che alla fine del XIII secolo si trasferì nell'Arengario appositamente costruito. Nel 1989 sono state rinvenute nella navata nord tre tombe "privilegiate" internamente dipinte, riferibili ad epoca altomedievale, che suggeriscono di supporre l'area originaria occupata dalla chiesa, tra l'attuale collocazione ed il chiostrino a settentrione. Alle funzioni di campanile venne adattata una torre - forse sorta con funzioni militari - ancora superstite, inglobata nelle murature tra la sacrestia e la cappella di Teodolinda.

Straordinaria testimonianza dei primi secoli di vita è il prezioso Tesoro, formato dalla suppellettile liturgica e dai donativi offerti dalla regina (che nella chiesa alla sua morte venne sepolta) e da altre opere di oreficeria e avorio offerte da re Berengario all'inizio del X secolo. Nel cambio di secolo, tra Duecento e Trecento, si colloca il momento decisivo di trasformazione dell'antica basilica nell'attuale Duomo, questa volta sotto il segno dei Visconti. Non è un caso che l'anno cruciale sia il 1300, quello della "grande perdonanza", il primo giubileo indetto da Bonifacio VIII.

Come tutto nel Medioevo anche la rifondazione del Duomo si ammanta di leggenda. Secondo un cronista locale, Bonincontro Morigia, all'origine di tutto sarebbe da porre un'apparizione miracolosa (di Teodolinda e di S. Elisabetta) a un prete, Francesco da Giussano, al quale viene chiesto di riscoprire antiche reliquie, da tempo dimenticate. Ritrovate le reliquie all'interno di un sarcofago romano (quello di Audasia Cales), ed esposte alla pubblica venerazione, il 31 Maggio si pone la prima pietra della ricostruzione. Si tratta, evidentemente, di un'operazione insieme religiosa e politica (ai Visconti era infatti legato l'arciprete Avvocato degli Avvocati) per affermare il dominio dei nuovi signori sul contado, sostenere, in opposizione alla curia romana, le devozioni locali e recuperare la tradizione regale longobarda. Nel 1308 si provvede a traslare il corpo della regina in un sarcofago di pietra sostenuto da colonnine (oggi nella Cappella di Teodolinda), secondo un diffuso modello di prestigio.

La prima fase edilizia si conclude nel 1346, anno della consacrazione dell'altare maggiore e della realizzazione del paliotto in argento di Borgino del Pozzo, ispirato all'altare d'oro di Sant'Ambrogio a Milano.