La Cattedrale sorge sulle rovine di un tempio pagano, ed ha subito distruzioni e notevoli trasformazioni, qualche volta davvero indiscriminate, nell'arco di tempo che va dal III° - IV° secolo sino ad oggi. Ciò nonostante, il suo aspetto odierno conserva uno splendore davvero eccezionale.Nel luogo in cui insiste l'attuale chiesa esisteva un edificio sacro già agli inizi del VII sec. Il Blandamura sostiene che l'edificio doveva probabilmente risalire al IV sec. epoca della fondazione delle prime basiliche cristiane. La Cattedrale di Santa Maria, così si chiamava l'antica chiesa, non si salvò dalla distruzione della città operata nel 927 dai Saraceni ed il suo ripristino fu previsto nel programma di ricostruzione della città predisposto nel 963 da Niceforo Foca, l'imperatore di Costantinopoli. L'arcivescovo Drogone dispose di distruggerla dalle fondamenta e di edificare al suo posto una nuova Cattedrale. Durante i lavori fu rinvenuto il corpo di San Cataldo. Pochissime però sono le notizie disponibili in ordine ai lavori di demolizione del vecchio edificio e di costruzione della nuova Cattedrale. Di tutto il nucleo principale dell'edificio una datazione certa è possibile soltanto per la pavimentazione a mosaico della navata centrale, la cui stesura fu eseguita nel 1160. A questa data l'edificio doveva essere costituito dal capocroce e dalle tre navate oltre che dalla Cappella di S. Cataldo (succesivamente ampliata), situata a destra dell'abside, e della cappella eretta sul luogo del rinvenimento dei resti del Santo (successivamente incorporata con la costruzione del vestibolo e trasformata in Battistero), situata, ortogonalmente, a sinistra della facciata. L'aspetto della Cattedrale quale si presentava nel XII sec. è stato profondamente modificato da una serie di interventi architettonici, i più significativi dei quali risalgono al XIV sec., al XV, al XVII e al XIII sec..Nel XIV sec. fu costruito il vestibolo. contemporanea dovette essere la costruzione della torre Campanaria demolita durante il restauro del 1952. Al XVI sec. risalgono la Cappella del SS. Sacramento, a sinistra dell'abside e quella laterale del SS. Crocifisso. Nel XVII sec. fu realizzato il "Cappellone", come si rileva da una targa marmorea situata sul muro perimetrale esterno del Cappellone. Nella seconda metà dello stesso secolo ebbe inizio una serie di lavori di arricchimento artistico di ispirazione barocca che interessano la stessa Cappella di S. Cataldo, la Cappella del SS. Sacramento e culminarono, nella prima metà del XVIII sec. con la doratura del soffitto a cassettoni e con la realizzazione della nuova facciata promossa dall'arcivescovo Stella ed eseguita dall'architetto leccese Mauro Maniero e datata 1713. Sempre al XVIII sec. risalivano le cappelle laterali aperte in successione per tutta la lunghezza di entrambe le fiancate dell'edificio, anch'esse demolite durante il restauro di "liberazione", esso si propose infatti di ripristinare, quanto possibile, l'aspetto dell'epoca normanna. Delle realizzazioni architettoniche successive sono state conservate il "Cappellone", la Cappella del SS. Sacramento e quella del SS. Crocifisso, oltre al vestibolo ed alla facciata settecentesca. Sono state demolite, invece, le quattordici cappelle laterali settecentesche e la torre Campanaria trecentesca, sostituita da un campanile nuovo, realizzato in stile romanico. 
Nel 1701 l'Arcivescovo Drogone la ricostruì nello stile romanico setacciando le macerie create dalle continue scorrerie barbare e saracene.
Nella seconda metà del 1500 fu quasi rifatta. Nella seconda metà; del 1800 fu restaurata dall'Arcivescovo Rotondo e modificata ancora dall'Arcivescovo Bernardi, dopo il conflitto 1940-45.
Essa misura 84 metri di lunghezza e 24 larghezza. Ha una navata centrale, due laterali ed una trasversale: l'altare maggiore con il cupolino, sorretto da quattro colonnine cilindriche di porfido d'origine greca dell'era pre-cristiana, la cupola con affreschi del pittore Domenico Torti da Roma, il coro, i cappelloni di San Cataldo e del Sacramento, il battistero, la cripta, il campanile. Delle due sacrestie, ne è rimasta funzionante solo una. L'altra è stata eliminata.
Il soffitto in legno di noce a cassettoni, con pregiati intagli, risale al XVII secolo e fu costruito ad opera dell'Arcivescovo Albernoz; l'indoratura fu fatta eseguire nel 1713 ad opera dell'Arcivescovo Mastrilli. La precedente volta era andata distrutta in un incendio scoppiato nella notte di Natale 1635.
Nuovi restauri sono stati eseguiti dall'Arcivescovo Motolese (1969). Il Cappellone di San Cataldo, risale anch'esso al XVII secolo; fu però completato alla fine del XVIII secolo da Mons. Capocelatro. Intorno al cappellone vi sono dieci statue di pregiato marmo di Carrara; gli affreschi sono del De Matteis.Nel 1974 si è concluso l'ultimo restauro di "continuità" diretto dall'arch. e dall'ing. Marsella; essi si basarono sulla impostazione conservativa secondo la quale come dice Roberto Pane "un legame di continuità culturale e storica tra passato e presente possa e debba sussistere". A questa impostazione rispondono gli interventi attuati con il restauro completato nel '74, che ha interessato in particolare la copertura della navata centrale ed il sottostante cassettonato (realizzato nel '600 dal Cardinal Albernoz e dall'arcivescovo Caracciolo) e successivamente decorato nel 1713 (mons. Stella), nel 1844 (mons. Blundo) e nel 1873 (mons. Rotondo), la copertura dell'avancorpo e la relativa soffittatura, la cupola ed il tamburo, nonchè all'interno, il transetto, il coro, il presbiterio e la cappella del SS. Sacramento.
La facciata settecentesca è tagliata orizzontalmente dall'architrave spezzato tipico barocco. Sui tronconi sono adagiati due angeli che guardano il rettangolo del finestrone centrale sul quale campeggia la statua in pietra di S. Cataldo. In basso si apre l'ampio portale sulla cui trabeazione è incastonato lo stemma dell'arcivescovo Stella. Sulle due fasce laterali suddivise in campi rettangolari si trovano quattro nicchie ognuna con la statua di un Santo. In quelle in basso, ai lati del portale, sono le statue di San Pietro e di San Marco, nelle nicchie superiori, quella di san Rocco e di Santa Irene. Le nicchie sono sormontate da medaglioni culminanti a conchiglia. Il finestrone è contornato da ornamentazioni floreali..Due angioletti adoranti fiancheggiano la statua di S. Cataldo che sormonta il finestrone. Sull'architrave del grande portale è scolpito lo stemma dell'arcivescovo Stella che nel 1713 promosse la realizzazione dell'opera affidandola all'architetto leccese Mauro Manieri. Lo stile è bizantino.Il Duomo possiede un interessante Tesoro: crocetta aurea opistografica trovata nell'arca di S. Cataldo (VII-VII sec.); Crocifisso medioevale d'avorio in un sol pezzo, escluse le braccia, di 71 cm.; evangeliario, in pergamena; candelieri e croce, in rame dorato e coralli rossi, forse d'arte siciliana del XVII sec., nonchè diversi reliquiari.

 Il CAPPELLONE

"La costruzione del Cappellone fu iniziata nel 1657 per volere dell'arcivescovo Caracciolo con l'aiuto finanziario dei cittadini che concorsero al completamento dell'opera, cui molto contribuì nel 1665 anche l'arcivescovo Tommaso Sarria. Nel Cappellone trovano posto dieci statue di marmo poste in altrettante nicchie, rivestite anc'esse di marmo: San Marco, Santa Teresa, San Domenico, San Filippo Neri, San Pietro a destra, a sinistra San Sebastiano, Sant'Irene, San Francesco d'Assisi, San Francesco da Paola, San Giovanni Battista.

Al centro della scena è S. Cataldo, inginocchiato di fronte alla Vergine che lo invita ad accostarsi al trono di Dio. in alto la SS. Trinità, in basso i Santi. Gli affreschi del tamburo ritraggono la vita di S.Cataldo e sono sette. Sul lato sinistro il Santo resuscita un'operaio; e un bambino portato in braccio dalla madre; un cieco che riacquista la vista durante il battezzo.A destra S. Cataldo prega sul sepolcro e riceve l'ordine di recarsi a Taranto; una pastorella gli indica la via, e riacquista la voce, una fanciulla indemoniata si libera dal demonio baciando il sepolcro del Santo.
L'affresco fu commissionato dall'Arcivescovo G.B. Stella a Paolo De Matteis nel 1713 per il compenso di 4.500 ducati. Affresco, stato di conservazione buona.
Restaurato: 1864 da antonio Criscuolo e nel 1983 da Daniela De Bellis .

CAPPELLA DEL SS. SACRAMENTO

Nel braccio sinistro del transetto, di fronte alla scalinata, si apre la cappella del SS. Sacramento, precedentemente dedicata a Sant'Agnese, e le cui notizie più sicure risalgono al 1561, ma solo nel 1657 essa fu da monsignor Caracciolo adornata di marmi e di tele, delle quali quella a sinistra rappresenta il miracolo della moltiplicazione dei pani e dei pesci, quella a destra la caduta della manna nel deserto. Nell'abside in alto è dipinto un Sacro Convivio; tutte e tre le tele recano lo stemma di casa Caracciolo. A destra e a sinistra sulle pareti di ingresso vi sono due pannelli raffiguranti gli strumenti della Passione. Sull'arco di ingresso due angeli in adorazione del SS. Sacramento. L'arcivescovo Mastrilli sostituì l'antico altare, fatto costruire dall'arcivescovo Pignatelli, con l'attuale ai lati del quale è impresso lo stemma del Mastrilli. Quest'ultimo fece anche costruire il portale della Cappella. Sul cancello a sinistra e a destra in alto, le lettere M - P indicano che in questa cappella nel sec. XVI era allogato il Monte di Pietà.

LE COLONNE DEL DUOMO

Nella navata centrale del Duomo spiccano le colonne, tutte diverse l'una dall'altra, perchè recuperate da altri edifici di età e materiale diverso. Ad esempio le colonne (III e IV navata a sinistra, e IV navata destra) corrispondono per diametro e per altezza ad un luogo di culto ebraico, per la presenza, su una di queste, delle unità di misura.

LA CRIPTA DI S. CATALDO

Dipinto murale - due strati S. Cataldo (secondo strato)
M. Maddalena e S. Maria Egiziaca (primo strato)
si trova sulla parete destra dell'Abside
Epoca XIII - XIV secolo
Dipinto murario raffigurante S. Antonio del XV secolo
Frammenti di dipinto murale, due riquadri con immagini sacre, sulla sinistra altri frammenti.
Lo troviamo sulla parete di fronte all'altare Maggiore.
Epoca: sconosciuta.