Secondo Ferdinando Ughelli, nella sua opera Italia Sacra (1721), afferma che il conte Umfrido d'Altavilla, parente di Roberto il Guiscardo, convinse l'arcivescovo di Acerenza alla città di Gravina in Puglia il comando episcopale, ed è nel 1092 che fece costruire la cattedrale. Era in stile romanico a tre navate. Questa chiesa andò distrutta tra il 1447 ed il 1456, dapprima a causa di un incendio e poi per il terremoto che sconvolse l'intera regione. Si attese trent'anni per la sua ricostruzione, cui mise mano il vescovo Matteo D'Aquino (1482-1508). Tra il XVII ed il XVIII secolo ha subito all'interno vari interventi barocchi. Oggi la chiesa si presenta come una sintesi di diversi stili architettonici: il tardoromanico, il rinascimentale ed il barocco.

 

La facciata, tripartita da due lesene, è composta da tre portali, di cui quello centrale più grande ma incompiuto, e da un rosone, resto dell'antica chiesa romanica, al cui centro è collocato un bassorilievo dell'Assunta. I due portali laterali sono abbelliti da altorilievi e da due piccole statue raffiguranti il Cristo; il portale di sinistra è datato 1495. Il portale centrale è opera recente: essa è composta di 24 pannelli che raccontano episodi evangelici. Un altro ingresso è posto sul lato sud della cattedrale: nel frontespizio è un bassorilievo della Madonna col Bambino affiancato dalle statue tardocinquecentesche raffiguranti i santi Pietro e Paolo. Il campanile è stato ultimato nel 1698 dal cardinale Vincenzo Maria Orsini con la costruzione del "cipollone" sulla sua sommità.

 

Sporgente dalla navata sinistra e a strapiombo sulla gravina è il cosiddetto cappellone, costruito nella prima metà del XVII secolo, a due piani: al piano inferiore è l'oratorio della Santa Croce, sede una volta della confraternita omonima; al piano superiore, al livello della cattedrale, è la cappella del Santissimo Sacramento. Questa struttura fu voluta dal vescovo Arcasio Ricci, il cui sepolcro marmoreo è conservato nella stessa cappella, il busto che lo raffigura è opera di Francesco Mochi.

 

L'interno della chiesa è a tre navate divise da colonne con capitelli di spoglio. Il soffitto è in legno intagliato e dorato, in stile barocco: su di esso furono applicati nel Seicento quattro grandi tele. Diverse sono le cappelle laterali, tra cui quella dedicata a san Michele arcangelo, patrono della città; queste cappelle sono impreziosite da altari di marmi policromi, per lo più del 1700, ed opera del napoletano Francesco Cimafonte. Nel presbiterio è un importante coro ligneo del 1561 e un grande organo.

 

La sacrestia, che conserva un bancone in legno intarsiato della seconda metà del XVI secolo, è stata costruita sui resti di parte dell'antico castello normanno.

 

Sotto la cattedrale si trova un'altra chiesa a tre navate dedicata alla Santa Croce, conosciuta come “soccorpo della cattedrale”. In essa vi sono resti di affreschi del Cinquecento ed un altare in pietra del Seicento. In origine era un ossario, liberato nel 1633 dal vescovo Arcasio Ricci e trasformato in chiesa; in essa sono conservati sculture sepolcrali di vescovi locali del Cinquecento.

 

L'organo a canne della cattedrale è stato costruito nel 1907 dall'organaro cremasco Pacifico Inzoli ed in seguito restaurato dai suoi eredi.

 

Lo strumento è a trasmissione elettro-meccanica, con consolle avente due tastiere di 61 note ciascuna e pedaliera concavo-radiale di 32 note. Il materiale fonico è situato in parte sulla cantoria alle spalle dell'altare maggiore, entro la cassa settecentesca (Pedale), e alla destra (Grand'Organo, prima tastiera) e alla sinistra (Espressivo, seconda tastiera) degli stalli lignei dei coro, nelle navate laterali.

 

Nella cappella del Santissimo Sacramento, a pavimento, si trova un organo a canne costruito nel 1853 da un organaro anonimo.

 

Lo strumento è a trasmissione integralmente meccanica, con consolle a finestra avente un'unica tastiera di 49 note con prima ottava cromatica estesa e una pedaliera a leggio di 12 note costantemente unita al manuale e priva di registri propri. La cassa, in legno dipinto, è caratterizzata dalla mostra, composta da canne di principale disposte in cuspide unica, chiusa da due portelle.