Majestatyczna, potężna katedra została zbudowana w stylu włoskiego gotyku. Jej budowa została zainicjowana przez papieża Urbana IV i trwała trzy stulecia – od XIV do XVI w. Z zewnątrz uwagę przykuwa duże rozetowe okno, pozłacane mozaiki zdobiące fasadę oraz trzy pary dużych drzwi wykonanych z brązu i pokrytych płaskorzeźbami.
Katedra składa się z nawy głównej i dwóch naw bocznych. Oddzielają je rzędy cylindrycznych kolumn z trawertynu i bazaltu. Można tu również obejrzeć duże witrażowe okno wykonane w pierwszej połowie XIV w. przez Giovanniego di Bonino, mistrza szkła z Asyżu.
W świątyni znajdują się dwie kaplice, których ściany są zdobione zabytkowymi freskami, przedstawiającymi sceny z Dnia Sądu Ostatecznego. W świątyni jest przechowywany relikwiarz z korporałem z plamami krwi. Zgodnie z tradycją w pobliskim mieście Bolsena miał miejsce cud – podczas mszy Hostia zaczęła krwawić tak mocno, że poplamiła tkaninę na ołtarzu. Miało to dowodzić cudu przeistoczenia.