La chiesa sorge nell'omonima piazza, originariamente una terrazza creata in epoca romana, forse (ma non esistono prove documentate) il foro della città romana di Asisium.

 

Gli storici medievali indicano questo sito come quello di un tempio romano dedicato alla Bona Mater. San Pier Damiani scrisse come in questo sito si trovava una basilica con le spoglie di san Rufino dal 412 e come il vescovo Ugone (XI secolo) fosse in contrasto con il popolo poiché voleva traslarle nell'allora cattedrale di Santa Maria Maggiore, con la vittoria dei cittadini di Assisi.

 

Nella città feudale la chiesa di San Rufino era il fulcro della "cittadella dei canonici" e la fondazione della chiesa attuale risale probabilmente all'VIII secolo. Fu rifatta una prima volta in forme più grandi dallo stesso Ugone, il quale la insignì alla fine del titolo di cattedrale nel 1036. Nel 1140 fu avviata una nuova ricostruzione su progetto di Giovanni da Gubbio, che si protrasse per vari decenni. Nel 1210 il Comune, che ne utilizzava il sagrato per le riunioni, auspicò un veloce completamento, perché attribuiva all'edificio incompleto la mala sorte che animava le lotte tra le fazioni. Nel 1228 si arrivò alla consacrazione dell'altare maggiore, da parte di papa Gregorio IX e nel 1253 fu consacrata l'intera chiesa completata, da parte di Innocenzo IV. Nel 1571 l'interno della cattedrale è stato ristrutturato su progetto di Galeazzo Alessi, assumendo l'attuale conformazione.

 

La facciata è una delle opere più significative del romanico "umbro" ed è confrontabile con esempi coevi a Spoleto, quali il Duomo e San Pietro.

 

La fascia inferiore risale al XII secolo, coi tre portali fiancheggiati da leoni e grifi scolpiti. Il portale centrale in particolare ha una ricca ornamentazione, soprattutto nella ghiera multipla decorata da rilievi di tralci, girali, figure allegoriche e animali mostruosi; la lunetta ospita il Cristo in trono entro un clipeo, tra il sole, la luna, la Madonna che allatta e San Rufino. Il portale destro ha una lunetta con Due uccelli che si abbeverano a una fonte (simbolo delle anime cristiane che si abbeverano alla grazia divina), mentre quello sinistro ha Due leoni attorno a un vaso.

 

Sopra i portali corre una fascia orizzontale con figure di Animali e mensole con teste umane e zoomorfe; sopra di essa si trova una galleria dalla quale sporgono Quattro animali.

 

La zona mediana è occupata da tre elaborati rosoni, attorno ai quali si trovano mensole con alcuni altorilievi: attorno a quello centrale Simboli degli Evangelisti e in basso tre Telamoni. La zona della facciata risale alla fine del XIII secolo ed è composta da una coronazione triangolare a capanna con all'interno un arco gotico, dove probabilmente doveva essere inserita una pittura o un mosaico. Alla sinistra della facciata si eleva il maestoso campanile romanico, risalente in gran parte all'edificio di Ugone, con la cella campanaria decorata con doppie bifore.

 

L'interno con impianto basilicale è ripartito in tre navate divise da pilastri. L'aspetto odierno risale al rinnovo del 1571 ad opera di Galeazzo Alessi; solo sopra le volte si rilevano tracce della chiesa primitiva, tra le quali i resti di una cupola.

 

In seguito a restauri furono rimossi gli altari laterali, l'operazione sulla parete sinistra, rivelò porzioni di un muro d'epoca romana. Attualmente, nella cattedrale sono dieci le mense minori alternate a statue di Profeti, manufatti questi ultimi, opere di Agostino Silva. del 1672

 

Fronteggiano la controfacciata in prossimità del portale centrale le due statue marmoree raffiguranti rispettivamente: San Francesco di Giovanni Dupré (1882) a sinistra e Santa Chiara di Amalia Dupré (1888) sulla destra.

 

Lungo le pareti dell'abside sono collocati gli stalli del coro ligneo cinquecentesco con intagli di Piergiacomo da Sanseverino (1520), con al centro il grande organo del 1841 di Antonio e Francesco Martinelli da Umbertide. La sopraelevazione dell'altare versus Deum caratterizzata da timpano triangolare, ospita nell'edicola parte delle canne dello strumento. Al centro del presbiterio è collocata la cattedra vescovile dominata da un grande Crocifisso.

 

Sotto la mensa dell'altare versus populum in un sarcofago sono custodite le spoglie di San Rufino di Assisi. In precedenza queste erano sistemate in un sarcofago romano scolpito, ancora visibile nella cripta. Quest'ultima era stata ottenuta con le modifiche apportate alla costruzione precedente dal vescovo Ugone nell'XI secolo e corrisponde al presbiterio dell'antica basilica preesistente, reso visibile nelle fondazioni dai restauri eseguiti dopo il sisma del 1997. È accessibile da una scala, adiacente al battistero, attraverso il nuovo Museo diocesano.

 

Nelle immediate adiacenze è ubicata la Cappella della Madonna del Pianto: custodisce la copia lignea della Pietà quattrocentesca di ignoto scultore tedesco in terracotta policroma: la scultura originale, che secondo la tradizione nel 1494 fu vista lacrimare, è stata trafugata nel 1982.

 

La sagrestia, alla quale si accede dalla destra dell'abside, ospita alcune opere d'arte: Immacolata e San Filippo Neri, San Francesco che benedice Assisi - tela di Cesare Sermei - e altri dipinti dello stesso autore, opere di Girolamo Marinelli, di Giacomo Giorgetti, di Martin Knoeller e di Baldassarre Orsini. Da questo ambiente si accede tramite una porticina a sinistra a un oratorio sotterraneo detto di San Francesco, luogo dove il santo si ritirava prima di predicare.