Der Vorgängerbau des heutigen Bamberger Doms, der sogenannte Heinrichsdom wurde vermutlich bereits im Jahr 1002 von Kaiser Heinrich II. kurz nach seiner Krönung in Auftrag gegeben. Er ersetzte die an dieser Stelle erbaute vormalige Burgkapelle der Babenburg, die Heinrich von seinem Vater, Heinrich dem Zänker, geerbt hatte.
Als Heinrich II. im Jahr 1007 die Gründung des Bistums Bamberg erreicht, ist der Grundstein für den Dom bereits gelegt. Bis zur Fertigstellung der Mutterkirche für das neue Bistum dauert es allerdings noch einige Jahre. Kaiser Heinrich II. legt den Weihetermin seines Domes auf seinen Geburtstag, den 6. Mai 1012. Dies zeigt, wie sehr sich der König mit seinem Dom identifiziert. Zur Weihehandlung kommen fast 40 Bischöfe nach Bamberg – ein deutlicher Hinweis auf die große Bedeutung der neuen Kathedralkirche.
Die Hauptpatrone sind gezielt ausgewählt: neben der Gottesmutter Maria, die Heiligen Petrus und Georg. Der Dom symbolisiert damit die gesamte, damals noch ungeteilte Christenheit. Georg steht für den byzantinischen Osten, während Petrus für die abendländische Kirche steht. Mit der Wahl des Apostelfürsten Petrus als Patron unterstreicht Heinrich seine „Bamberg-Idee“. Der Lieblingssitz des künftigen Kaisers sollte ein „Abbild“ Roms in Franken sein. Im ersten Dom werden acht Altäre mit den wichtigsten, dem Keuzaltar errichtet. Der Dom erhielt bedeutende Reliquien wie einen heiligen Nagel und einen Splitter des Kreuzes Christi.
Durch Ausgrabungen ist bekannt, dass der Dom eine dreischiffe Säulenbasilika mit zwei Chören und Krypten war. Lang- und Querhaus waren mit flachen Holzdecken versehen. Zwei Türme flankierten den Ostchor. Im Westen war ein Querhaus eingefügt. Der Bau orientierte sich an Alt-St. Peter in Rom. Der Dom war reichhaltig künstlerisch ausgestattet.
In der Osternacht 1081 richtete ein Brand große Schäden am Kirchengebäude an, das danach über 20 Jahre nur notdürftig instand gesetzt wurde. Erst unter Bischof Otto I., dem Heiligen, finden Renovierungsarbeiten an dem vom Feuer beschädigten Fußboden, den Säulen und Wänden sowie am Dach statt.