Nel XV secolo il primo edificio era costituito di una sola cappella a tre mura, contigua all'edificio attuale (lato nord, slargo Giovanni XXIII), dove si venerava un'immagine dell'Annunziata.

 

Nel 1532 e per lunghi anni, lentamente, si procedette all'abbattimento della cappella e alla costruzione, in forme più ampie, con navate laterali e torre campanaria,di una chiesa disposta in senso est(presbiterio)-ovest.

 

La costruzione del Duomo attuale, prolungando verso est l'asse longitudinale col successivo impianto del transetto e poi del profondo presbiterio, fu deliberata dal municipio l'8 ottobre 1597, iniziando l'anno successivo. In uno dei quattro grandi pilastri che sostengono la cupola, quello di nord-est, entro un cartiglio scolpito nella pietra lavica ad altezza d'uomo è segnata la data "1600". Tutto il complesso ha subito dal 1598 continui ampliamenti e modifiche, fino a raggiungere l'aspetto attuale con le ultime modifiche concluse nel 1889.

 

Con le numerose scosse del terremoto del Val di Noto del 1693 la costruzione subì rilevanti danni: crollarono le volte del transetto, l'intera copertura andò compromessa, incrinata la cupola, lesionato il campanile.

 

Fu elevata a cattedrale nel 1872, anno in cui venne formalizzata l’istituzione della diocesi di Acireale e nell'agosto 1948 ottenne da papa Pio XII la dignità di basilica minore.

 

La chiesa è a croce latina, a tre navate e, dopo l'erezione della diocesi, è stata congiunta nel 1874-1878 da un cavalcavia al Palazzo vescovile a nord, progettato dall'architetto Carlo Cocuccio, operazione urbanistica singolare che unisce due proprietà sostanzialmente private sovrastando la via pubblica. Il complesso di cattedrale, palazzo vescovile, edifici ecclesiastici su via Genuardi e loro corti interne congiunte alla basilica dei santi Pietro e Paolo costituisce una vera e propria cittadella. Di notevole pregio, su via Genuardi, è l'atrio che immette nel complesso.

 

Il prospetto venne realizzato a partire dal XVII secolo. Il gruppo scultorio nel nicchione sopra il portale marmoreo, rappresentante l'Annunciazione, fu realizzato nella bottega messinese di Placido Blandamonte nel 1668 - 1672, portato per mare fino a Santa Maria La Scala e da qui trainato ad Aci per le impervie salite.

 

I due campanili svettanti ai lati della facciata, pur identici, non sono coevi. Il campanile a destra del prospetto, che richiama stilemi gotico-normanni, di cui si hanno notizie dal 1544, ha seguito tutte le vicende costruttive della chiesa ed ebbe anche funzione di torre d'avvistamento. Il campanile del lato nord, a sinistra, il rosone, la loggia a colonnine e le restanti decorazioni del prospetto sono invece in stile neogotico, realizzati nel 1887-1889 su progetto di Sebastiano Ittar (ma non è da escludere il contributo dell'architetto Paolo Pantellaro) con modifiche di Giovan Battista Filippo Basile (padre del maestro del liberty siciliano Ernesto Basile).

 

La cupola, iniziata nel 1655, fu completata solo nel 1732, su progetto dell'architetto Paolo Amico.

 

L'interno è stato modificato nello stile predominante nel XVIII secolo, anche in seguito al terremoto del 1693 e a quello del 1783. In un ambiente della controfacciata, a sinistra, è esposto il fercolo che accoglie il simulacro di Santa Venera nel periodo dei festeggiamenti, di argento cesellato, perfezionato a partire dal 1659. Artefici lo scultore Girolamo Carnazza insieme all'orafo Mario D'Angelo nel 1660. L'opera sarà portata a termine circa un secolo dopo da un altro messinese, Vito Blandano.

 

La volta della navata centrale, decorata da Giuseppe Sciuti nel 1907 con l'aiuto del discepolo Primo Panciroli è scandita dalle scene, di vaga stesura preraffaellita, raffiguranti l'Orchestra degli Angeli, il Coro delle Vergini, la Gloria degli Angeli portanti i simboli di Santa Venera, l'Annunciazione, la Fede, l'Eterno Padre con Profeti (di tali episodi la Pinacoteca Zelantea custodisce i disegni preparatori).

 

Pennacchi affrescati, a destra e a sinistra, tra gli archivolti della navata centrale : santi Giuseppe, Sebastiano,Giovanni Battista, Gerlando (autore F.Mancini); santi Francesco d'Assisi,Filippo Neri, Francesco di Paola, Ignazio, Domenico, Camillo (autore F.Patanè)

 

Addossato al pilastro accanto al transetto, a destra, è posto un elegante pulpito ligneo ottocentesco.

 

Il presbiterio balaustrato è rialzato e raccordato al pavimento dell'aula da una scalinata di sette gradini. Sul lato sinistro si staglia la cattedra vescovile.

 

Sull'altare maggiore in marmo rosso di Taormina, è collocata la tela raffigurante l'Annunciazione realizzata dal pittore messinese Antonio Filocamo nel 1711.

 

Gli affreschi che decorano le pareti dell'abside sono opera di Paolo, Gaetano e Antonio Filocamo. I quadroni raccontano episodi della vita di Maria, da sinistra: il Riposo durante la fuga in Egitto, lo Sposalizio della Vergine, la Presentazione di Gesù al tempio, la Natività, l'Adorazione dei Magi, la Visita di Maria a Santa Elisabetta, la Presentazione di Maria al tempio e Gesù tra i dottori del tempio.

 

Nel catino absidale è rappresentata l'Assunzione di Maria al cielo, nella volta l'Incoronazione di Maria tra Angeli e Santi. Nel primo sono riconoscibili personaggi dell'Antico Testamento: Davide con l'arpa, Mosè con le tavole della Legge, Isaia con la fiamma, Aronne con l'incensiere e Giosuè con lo scudo ornato da un sole. Nel secondo gruppo sono presenti le sante vergini Tecla e Caterina d'Alessandria e Santa Venera, Sant'Agata, Santa Lucia e Santa Rosalia.

 

Nella parete sinistra si identificano San Sebastiano e San Giovanni Battista, a destra i fondatori dei diversi ordini religiosi. Fanno da cornice schiere di angeli, in alto la Santissima Trinità.

 

Coro disposto lungo le pareti laterali del presbiterio, organo.

 

In rilievo nel pavimento del transetto, in diagonale, si trova una meridiana realizzata da Christian Heinrich Friedrich Peters (1843) ed ornata con i simboli dello zodiaco da Giovanni Francesco Boccaccini. Il foro gnomonico è nel soffitto affrescato della cappella di S.Venera.

 

L'elenco dei siti ospitanti le installazioni di meridiane: la cattedrale di Maria Santissima Annunziata di Acireale, la Scuola Tecnica Regia di Caltanissetta, la chiesa dei Santissimi Apostoli Pietro e Paolo di Castiglione di Sicilia, il duomo di Santa Maria Assunta di Castroreale, la chiesa di San Nicolò l'Arena di Catania, la basilica cattedrale protometropolitana della Santa Vergine Maria Assunta di Messina, il duomo di San Giorgio di Modica, la cattedrale metropolitana della Santa Vergine Maria Assunta di Palermo.