La construction de l'église a commencé en 1514 et a été achevée à la fin du XVIIIesiècle; l'église a été consacrée en 1791 par le premier évêque du diocèse, Mgr Francesco Benincasa.
La façade a été achevée dans la seconde moitié du XVIIesiècle avec des lignes baroques, tandis que le dôme, construit en 1768, a été abaissé en 1771 pour des raisons de stabilité.
L'intérieur à trois nefs respecte le style de la Renaissance grâce à Baldassarre Peruzzi d'après la basilique Saint-Pierre de Rome. Elle possède de précieuses œuvres d'art et des meubles qui viennent enrichir les chapelles et les autels. On y trouve des peintures du XVIIesiècle de Teodoro Ghisi, Matteo Loves, Luca Ferrari, Giacomo Cavedone et Sante Peranda. Récemment, le chœur a été restauré avec un nouveau mobilier liturgique. Dans la nef droite, à la hauteur de la chapelle du transept (Saint-Valérien), on peut remarquer les sépultures funéraires en marbre des tombes des évêques.
La dévotion populaire est particulièrement vivante pour la «Madonna della Porta» ainsi que pour le buste reliquaire de saint Valérien et les reliques de saint Bernardin Realino.
Dans cette cathédrale, s'est déroulée l'ordination épiscopale de Gaetano Maria Cattani (1850), Alessandro Maggiolini (1983) et Douglas Regattieri (2010).
Le bâtiment a été endommagé par les tremblements de terre en 2012, et a rouvert ses portes au culte le samedi lors d'une messe solennelle présidée par le cardinal Pietro Parolin et bien d'autres cardinaux, évêques et prêtres. À la fin de la célébration, la statue de Notre-Dame de l'Assomption a été couronnée et une plaque a été découverte à la mémoire de l'événement. Le dimanche suivant, le pape François a célébré une messe devant 15 000 fidèles sur la longue place des Martyrs.
En 2017, la relique principale du Bienheureux Odoardo Focherini a été translatée dans la cathédrale..
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