Początkowo Kanoniczą nazywano ulicą Grodzką, jej dzisiejsza nazwa pojawiła się w 1401 roku, gdy od drugiej połowy XIV wieku zaczęto budować murowane domy kanoników krakowskiej kapituły. Dawniej wylot ulicy prowadził na Wawel przez drewniany most nad rzeką Rudawą, płynącą wzdłuż dzisiejszej ulicy Podzamcze. Na środku wschodniej pierzei ulicy znajduje się plac świętej Marii Magdaleny, na którym kiedyś stał kościół. Wzdłuż zachodniej pierzei ulicy stał średniowieczny mur obronny na południu zakończony Porta Lateranea czyli Bramą Poboczną, prowadzącą za mury nad Wisłę. W 1455 roku pożar strawił wiele gotyckich domów, które remontowano i odbudowywano w stylu późnogotyckim i włoskiego renesansu. W połowie XVI wieku przy ulicy stały już głównie miejskie pałace z wewnętrznymi dziedzińcami. Najokazalsze zbudował architekt królewski Bartłomiej Berrecci. Po utracie niepodległości w 1797 roku, władze w większości pałaców umieściły instytucje rządowe. Dopiero po 1866 roku odnowiono ulicę i zdewastowane budynki.

Numer 1 to pałac Samuela Maciejowskiego z połowy XVI wieku projektu Bartłomieja Berrecciego, wzniesiony na rzucie kwadratu, na miejscu drewnianego domu zwanego kaplicą świętego Grzegorza i południowo-zachodniego odcinka pierwotnej ulicy Senackiej. Był to pierwszy renesansowy pałac w mieście, z arkadową loggią na dziedzińcu, w której odkryto cenny podcień. W połowie XVIII wieku architekt August Plasqude przebudował go na późnobarokowy z barokowym portalem z hermami.

Kamienica nr 2 (Kamienica pod Aniołkami) - dom powstał w 2 połowie XVI w. z połączenia dwóch gotyckich kamieniczek, jego największą ozdobą jest wysoka attyka krenelażowa.

Kamienica nr 3 (Bursa Grochowa) - Dom ten powstał jeszcze w 2 połowie XIV w., jego budowę zleciła Kapituła z przeznaczeniem dla młodzieży studiującej w pobliskim Collegium Iuridicum. 

Kamienica nr 5 (Dom Kapitulny) - To jeden z najstarszych domów; został gruntownie przebudowany po pożarze z 1455. Inicjatorem przebudowy był Jan Długosz, który w tym przypadku wykorzystał zapis testamentowy kardynała Zbigniewa Oleśnickiego.

Kamienica nr 6 (Dom Rycerski) - Gotycki dom rycerski, powstał w XIV w. na dawnych kramach placu Okołu, jako jednotraktowy, dwuosiowy, piętrowy. Jego właścicielem był rycerz Jan Hińcza z Rogowa, kasztelan sandomierski, który darował go w 1464 Kapitule Katedralnej. 

Pod numerem 7 stoi dom Pod Trzema Koronami, jeden z najstarszych zachowanych przy ulicy, wzniesiony przez Nawoja z Tęczyna. Ze średniowiecznej budowli zachowało się okienko w kamiennym obramieniu na parterze fasady. W XVI wieku przebudowano go na gotycko-renesansowy. Odkryte średniowieczne detale architektoniczne wmurowano w sieni.

Kamienica nr 9 - Dom ten powstał w 1 połowie XIV w. Początkowo stały tutaj dwa domy, między którymi biegła uliczka do murów, które wystawili kanonicy Jan Suchywilk i Jakub Szyrzyk z Falkowa. Po pożarze w 1455 domy połączono w jeden duży budynek. 

Kamienica nr 11 - (Kamienica Mikołaja Poraja) - Dom ten powstał w 1 poł. XV w. z fundacji kanonika Mikołaja Poraja. W 1. poł. XVI w. został przebudowany.

Kamienica nr 15 (Dom kapitulny Szreniawa) - Zabytkowy budynek będący własnością krakowskiej Kurii Metropolitalnej. Znajduje się tu restauracja.

Pod numerem 17 stoi późnogotycko-renesansowy pałac Biskupa Erazma Ciołka z przełomu XV i XVI wieku, projektu królewskiego architekta Franciszka Florentczyka, powstały z połączenia dwóch domów z XIV wieku z zachowanymi gotyckimi detalami. W 1505 roku był to najokazalszy i największy pałac przy ulicy. Ma w nim siedzibę oddział Muzeum Narodowego.

Kamienica nr 18 (Pałac biskupa Floriana z Mokrska) - Dawny pałac biskupa Floriana z Mokrska, powstały w XIV wieku. Gruntownie przebudowany w latach 1560 – 1563, prawdopodobnie przy udziale Jana Michałowicza z Urzędowa (jemu przypisuje się portal). Obecnie siedziba Centrum Jana Pawła II „Nie lękajcie się”

Numer 19 to Muzeum Archidiecezjalne, dawny Dom świętego Stanisława wzniesiony przed 1370 rokiem, w połowie XVI wieku przebudowany na reprezentacyjną, renesansową rezydencję z dwukondygnacyjnymi krużgankami arkadowymi. W latach 80. XVI wieku na drugim piętrze urządzono kaplicę świętego Stanisława, jedyną zachowaną kaplicę w pałacach kanoników krakowskich.

Dom Dziekanów pod numerem 21 to pięknie zachowana renesansowa rezydencja dziekanów kapituły krakowskiej, wzniesiona w połowie XVI wieku, dzieło wybitnego włoskiego architekta Santi Gucciego. Jego elewację zdobi sgraffitowa dekoracja i cenny późnorenesansowy portal. Na uwagę zasługuje arkadowy dziedziniec oraz gotyckie i renesansowe kamienne portale, tarcze herbowe i obramienia okien. W latach 50. i 60. XX wieku mieszkał tu biskup Karol Wojtyła. Mieści się w nim Muzeum Archidiecezjalne.

Kamienica nr 24 (Pałac Górków, Dom pod telegrafem) - Budynek powstał w 2 poł. XVI wieku poprzez połączenie dwóch XV-wiecznych kamienic. Na przełomie XV i XVI wieku dom należał do prymasa Andrzeja Krzyckiego. Po jego śmierci został sprzedany Andrzejowi Górce.

Dom Długosza o numerze 25 z XIV wieku, w pierwszej połowie XVI wieku przebudowano na gotycko-renesansowy, później dodano elementy barokowe, jak portal wejściowy. W XIV wieku była tu łaźnia królewska, a w XV wieku mieszkał kanonik Jan Długosz i napisał kroniki Królestwa Polskiego.