Ubicada en la cumbre de un collado sobre el que se asienta la ciudad, está en el sitio donde hubo una iglesia paleocristiana y, probablemente, en el lugar donde antiguamente estaba la acrópolis ciudadana.
Desde 1278 la construcción del duomo pasa por diversas fases, y se concluyó sólo en 1511.
La fachada se construyó entre 1900 y 1914, según un diseño de Dante Viviani.
Por debajo está la capilla Ubertini con frescos que representan a la Virgen e historias de los santos Ana, Joaquín y Juliano atribuidos a Gregorio y Donato di Arezzo (inicios del Trecento).
La gran pala con la Trinidad entre los santos Bernardo y Donato es obra de Andrea della Robbia (1485-1486).