Der Bau der heutigen Burg, welche eine ältere - aufgrund eines Sumpfgebietes auf Holzpfählen errichtete - Babenbergerburg ersetzen sollte, wurde im Jahre 1379 durch Herzog Leopold III. begonnen. Die Burg wurde größer und massiver als die alte Vorgängerburg errichtet.

Die bedeutendsten Erweiterungsarbeiten fanden unter Kaiser Friedrich III., der lange Zeit von Wiener Neustadt aus regierte, in den Jahren 1440-1487 statt.

In dieser Zeit entstand auch die im Burghof gelegene Wappenwand und die durch Baumeister Peter von Pusica errichtete "Burgkapelle", welche ursprünglich der Hl. Maria geweiht war. Durch die Verlegung des Sitzes des St.-Georgs-Ritterordens, der im Jahr 1479 in Millstatt durch Friedrich III. gegründet wurde, in die Burg zu Wiener Neustadt, wechselte auch das Patrozinium der Kirche auf den Hl. Georg.

Da Kaiser Maximilian I. in der Burg zur Welt kam, wurde er auf testamentarisch verfügten Wunsch im Jahr 1519 unter dem Hochaltar der St. Georgs-Kathedrale beigesetzt. Die Burg sah im Wesentlichen schon damals aus wie heute, hatte allerdings noch vier Ecktürme. 1529 entstanden an der Burg durch die Türkenbelagerung schwere Schäden. Nach der päpstlichen Aufhebung des St.-Georgs-Ritterordens im Jahr 1600 wurden die Jesuiten mit der Seelsorge in der Kirche beauftragt, danach folgten Zisterzienser und Piaristen. In den Jahren 1608 und 1616 beschädigten Brände die Burg und die Kirche, welche unter Maximilian III. wiedererrichtet wurde.

Ein wichtiges Ereignis in der Geschichte der Burg bildete die Verfügung Maria Theresias vom 14. Dezember 1751 über die Errichtung der "Adeligen Militärschule oder Akademie zur Wienerischen Neustadt", in welche bald auch Bürgerliche aufgenommen wurden. Von da an war das Schicksal der Kirche eng mit dem der Militärakademie verbunden. Im Jahr 1753 wurde der Friedhof der Militärakademie angelegt und ein Jahr später die heute noch bestehende Friedhofskapelle fertiggestellt. Im Jahr 1754 kam die Militärakademie unter die Jurisdiktion des Bischofs von Wiener Neustadt, die St. Georgs-Kirche blieb aber von der Stadtpfarre getrennt.

1768 richtete ein schweres Erdbeben in Wiener Neustadt große Schäden an, drei Türme der Burg wurden zerstört. Mit dem Ende der Monarchie erfolgte im Jahr 1918 auch die Auflösung der Militärakademie, sodass die Burg im Jahr 1919 dem Staatsamt für Inneres und Unterricht übergeben wurde, welches darin eine "Staatsstiftungsrealschule" untergebrachte. Erst im Jahr 1934 wurde die Burg wieder Militärakademie des Bundesheeres der Ersten Republik. In dieser Zeit erfolgte auch die Restaurierung der Kirche, bei welcher unter anderem auch das Fresko über dem Haupteingang freigelegt wurde.

In den Jahren 1938 bis 1945 waren in der Burg eine Kriegsschule der Deutschen Wehrmacht und auch der für die Soldaten zuständige Standortpfarrer untergebracht. Am 12. März 1945 wurde die Burg durch Bomben vollkommen zerstört, ein Jahr später wurde allerdings schon wieder mit dem Wiederaufbau der Burg und der Kirche begonnen, welche im Jahr 1951 durch den Erzbischof von Wien, Kardinal Innitzer wieder geweiht werden konnte. Mit dem erneuten Einzug der Militärakademie im Jahr 1958 (die Offiziersausbildung erfolgte ab 1956 in Enns) wurde die Kirche in der Burg wieder der Militärseelsorge übergeben. Seit 1963 war die St. Georgs-Kirche schließlich die Kirche des österreichischen Militärvikars (zunächst Erzbischof von Wien, Kardinal Franz König von 1959 bis 1969 und später des Bischofs von St. Pölten, Franz Žak von 1969 bis 1986).

Am 1. Juli 1987 wurde die Kirche durch den ersten Militärbischof für Österreich, Alfred Kostelecky, als dessen Kathedrale feierlich übernommen. Unter ihm und seinem Nachfolger, Christian Werner gab es einige Adaptierungsarbeiten, wie die erneute Aufstellung des Friedrichschreins.

Am 11. Jänner 2019 weihte Bischof Werner Freistetter den neuen Altar in der St. Georgs-Kathedrale. Dieser entstand nach Plänen der Künstler Martin und Werner Feiersinger. Als Materialien verwendeten sie dafür Naturkalkstein und Bronze, Materialien, die auch bei Maximilians I. leerem Grab in Innsbruck Verwendung fanden.

Erforderlich wurde der Umbau aus kirchlichen und praktischen Gründen. Der neue Altar, ist, wie vorgeschrieben, feststehend und von allen Bereichen aus besser sichtbar. Ebenso ist durch die Umgestaltung das Grab Maximilians I. besser für Besucher zugänglich. Dies hat auch praktische Gründe, so ist die Grabstätte ein Bestandteil der 2019 in Wiener Neustadt stattfindenden Niederösterreichischen Landesausstellung „Welt in Bewegung“. Diese beschäftigt sich unter anderem auch mit dem Monarchen, der in der St. Georgs-Kathedrale seine letzte Ruhestätte fand.