En 1953, Luís Moya participa por invitación en el Concurso de la Catedral de San Salvador, que convoca el Comité Técnico para la Reconstrucción de la Santa Iglesia Catedral Metropolitana; realiza el proyecto junto con el arquitecto Joaquín Vaquero Palacios, con el que mantiene una relación de gran amistad además de profesional. La invitación da prueba del impacto que había tenido en su día el proyecto de ambos para el Concurso del Faro a la memoria de Cristóbal Colón en la República Dominicana, en el que obtuvieron el tercer premio (1929-1932) (unidad documental LMOYAB_004).
El programa incluye la catedral propiamente dicha, un palacio arzobispal y unos edificios anexos para oficinas y viviendas de canónigos. La solución propuesta, además de dar cumplimiento a los requerimientos funcionales, centra su atención en responder a las exigencias del clima y al riesgo de seísmos.
La nave del templo es elíptica (40,80 m de longitud, 33,00 m de anchura y una capacidad de alrededor de tres mil personas sentadas), forma que los autores, en la memoria del concurso, justifican como la más adecuada: “habremos de concebir el Templo de dos modos simultáneos: como «Casa o Trono del Señor» y como «Ecclesia» o asamblea de los fieles. Para la primera se hará un Presbiterio tan noble como sea posible concebirlo, donde todo se supedite a un centro, la Eucaristía. Para los fieles estará la nave, que [...] debe ser muy amplia y capaz para ver y oír bien, y donde la unidad es esencial, pues todos unidos participan los fieles del Culto, en un solo Cuerpo Místico”; el texto continua con “la unidad no debe ser rota por pilares o formas extrañas de la planta, ni que sea adecuada la forma de abanico propia para teatros o cines donde solo se va a ver y oír, pero no indicada para una Iglesia, pues esa forma aleja a la mayor parte de los asistentes del altar, debido a que las filas son más largas cuanto más alejadas están de aquél, lo que es contrario al espíritu de participación de los fieles en el Sacrificio. Lo ideal es que el centro de gravedad de la nave se acerca al Presbiterio cuanto sea posible. Por estas razones, unidas a otras puramente técnicas y económicas, se ha elegido la forma elíptica para la nave. Para dejarla reservada al Culto central, es necesario separar la circulación de fieles, los confesionarios y los Cultos de las Capillas, y para estos fines se han dispuesto unas naves laterales que sirven exclusivamente a estas necesidades que se presentan en toda Iglesia, y más en una Catedral”. (LMOYAB_D001_C001-01_003)
La catedral se corona por una bóveda apoyada en diez pares de arcos en hormigón armado que se cruzan entre sí y que se apoyan en un zuncho elíptico; éste absorbe los empujes de la bóveda y, a su vez, descansa sobre grupos de pilares. El palacio arzobispal, desarrollado en tres niveles, es una unidad independiente aunque conectada en varios puntos con la catedral y se organiza en torno a varios patios ajardinados.

Atendiendo al principal código expresivo que se utiliza en la construcción del Monasterio de San Lorenzo el Real se efectúa una lectura arquitectónica del mismo. Normalmente despreciado, en virtud de equívocas denominaciones, el lenguaje clásico, entendido como un verdadero sistema en el que tan importante resultan sus elementos como las maneras en que estos se combinan, se revela como una clave fundamental para la comprensión integral del Monasterio. Una investigación arquitectónica del tipo que aquí se plantea exige una documentación gráfica de la que el edificio carece. Hubo que acudir por lo tanto al viejo rito de re-presentar su imagen, aprovechando el esfuerzo para tratar de aprehender sus razones de una forma directa, utilizando los mismos medios empleados para su definición. Se plantea así una revisión del valor del Dibujo Arquitectónico como instrumento de investigación disciplinar, en la que se maneja la relación entre los nuevos dibujos realizados por el autor y los dibujos conservados del siglo XVI. Atendiendo a la sensibilidad gráfica de la época, a las escalas utilizadas en la representación de los dibujos y a la unidad de medida con la que el edificio se construye, sugen una serie de relaciones que permiten abrir nuevas vías de investigación que no serán posibles sin la colaboración del dibujo. La colección de dibujos que aporta este trabajo supone de hecho, una interpretación del Monasterio, que adquiere en si misma un valor autónomo, lo cual puede servir a su vez como punto de partida para otras investigaciones. Con este decisivo apoyo metodológico se procede a revisar de forma sistemática el conjunto y las partes del Monasterio atendiendo a la historia que el lenguaje clásico transmite. Tomando como referencia al origen el proyecto de Juan Bautista de Toledo de 1.562, se sigue así el proceso que conduce al edificio construido. En este camino se señalan muchas precisiones inéditas hasta el momento al mismo tiempo que se evidencia una línea de continuidad entre los diversos momentos que abundaría en la idea de que el edificio se encuentra por encima de las personas concretas. Aunque el lenguaje no explica por sí mismo la arquitectura de El Escorial, ésta resulta más difícil de explicar sin apoyarse en su discurso -figurativo. Se concluye así una pro-funda relación entre el proyecto del Monasterio y el preciso lenguaje que se adopta, en 1 a que éste se revela como un elemento de proyecto "más" con sus específicas exigencias. La relación entre el "todo y las partes", la noción de "carácter" unida a la precisión de la "escala" y los datos concretos de la "materia" aprecerán así como momentos fundamentales del proceso dialéctico entre proyecto y lenguaje. Pero, como en casi todo en lo que al Monasterio concierne, el lenguaje será normalmente sometido al edificio, lo que significará la ausencia de un canon unitario por encima de las soluciones concretas. Extrayendo la actitud que subyace en el uso concreto del lenguaje clásico en el Escorial, se atiende finalmente al orden como figura y sus progresivas disoluciones, al predominio de la partición y la métrica complementada por una desconocida faceta de tolerancia dimensional y formal, junto con la atractiva faceta del lenguaje como ilustración parcial del concepto de la "correspondencia". Es así que la arquitectura del Monasterio se encuentra desde un concepto albertiano, profusa y selectivamente ornamentada. Difícil de precisar en términos de estilo, más bien constituiría un "modelo" de una arquitectura "antigua y ejemplar" de la que aún habría bastante que aprender.