Die spätgotische Hallenkirche entstand größtenteils 1510 bis 1518, unter dem Mainzer Dombaumeister Johann von Hattstein,als Nachfolgebau einer 1146 erstmals erwähnten romanischen Kirche. Nachdem 1829 die noch aus der romanischen Entstehungszeit stammenden Westtürme wegen Baufälligkeit abgerissen wurden, nahm der in Geisenheim geborene Baumeister Philipp Hoffmann 1834 bis 1838 einen neogotischen Umbau vor. Neben dem Neubau der nunmehr 46 Meter hohen Türme wurde die Wölbung des Langhauses verändert.Die Bezeichnung Dom erhielt der Bau aufgrund seiner Größe und Bedeutung im Vergleich zu anderen Kirchen der Region. Sitz eines Bischofs war er nie. Seit 2015 ist der Rheingauer Dom die Pfarrkirche der neu gegründeten Pfarrei Heilig-Kreuz-Rheingau einer sogenannten Pfarrei neuen Typs. Zu ihr gehören, neben Geisenheim, folgende Ortskirchen mit den jeweiligen Kirchorten: