Fondata nel secolo IX, fu preferita alla chiesa di S. Siro perché racchiuda nella prima cinta muraria. All’inizio del secolo XII ne fu avviata una ricostruzione in stile romanico: testimoniano tale fase, rimasta incompiuta, i due portali laterali detti rispettivamente di S. Giovanni, accanto al battistero, e di S. Gottardo affacciato su via S. Lorenzo. Il duomo cominciò ad assumere l’aspetto odierno, prevalentemente gotico, nei primi decenni del ‘200, con la realizzazione, da parte di maestranze normanne, del primo ordine della facciata: caratterizzata, peraltro, da quel motivo a strisce orizzontali bianche e nere assai comune nell’area tirrenica. A tale periodo risalgono i anche i due leoni stilofori e il cosiddetto arrotino, in realtà una figura di santo con meridiana. Verso la fine del secolo venne ultimato il secondo livello del fronte, con bifore; l’ordine superiore, ornato da polifore e dal rosone, sarebbe stato aggiunto nel ‘400, cosi come la loggia della torre sinistra. Il secolo XVI vide il completamento del campanile e la costruzione della cupola, progettata da Galeazzo Alessi, mentre nel 1840, conseguentemente all’apertura di via S. Lorenzo e all’abbassamento di livello della piazza, fu aggiunta la scalinata, cui fanno da cornice due leoni a firma di Carlo Rubatto.

L’interno a tre navate, presenta sulla controfacciata un notevole affresco del primo ‘300. Sulla navata sinistra, subito dopo l’ingresso al battistero, si apre la cappella di S. Giovanni Battista, con un raffinato frontale eseguito nel 1451 da Domenico ed Elia Gagini; di devono invece a Matteo Civitali e Andrea Sansovino le staute al suo interno, che accoglie anche l’urna delle presunte ceneri del santo. In fonDo alla navata, la cappella Lercari è ornata di affreschi a firma di Giovanni Battista Castello e Luca Cambiaso, datati 1565-69. Nella navata destra si segnala, oltre a un proiettile d’artiglieria caduto nella Cattedrale e rimasto insesploso durante un bombardamento del 1941, una pala dipinta nel 1597  da Federico Barocci, custodita nella cappella Senarega. Certamente degni di nota anche il coro ligneo, cui lavorarono Anselmo de’ Fornari, Gian Michele Pantaloni e Francesco Zimbelli, e gli affreschi sul catino absidale e nella volta esaguiti nel 1622-24 da Lazzaro Tavarone.