La cattedrale venne costruita a partire tra il 1151 e il 1227 in luogo di un edificio preesistente; al suo interno, nell'abside, vi è il pregevole ciclo di affreschi di Filippo Lippi Storie della Vergine, dipinto negli ultimi anni di vita dell'artista, tra il maggio 1467 e il settembre 1469.

La cattedrale di Santa Maria Assunta venne costruita in stile romanico nell'ultimo terzo del XII secolo in sostituzione della preesistente chiesa di Santa Maria del Vescovato (VIII – IX secolo)

 

All'inizio del XIII secolo viene eretta la facciata e terminato il campanile. Progettualmente la facciata viene ritoccata più volte, sino ad assumere la conformazione attuale di facciata a "capanna". Si può affermare dunque, che la facciata sia stata completata, così come ci è giunta oggi, nel 1207, anno in cui è stato apposto e firmato il mosaico di Solsterno.

 

Nel 1491 venne aggiunto, ad opera di Antonio Barocci e della sua bottega, il portico della facciata, in stile rinascimentale, che aveva il compito di conferire maggiore magnificenza alla cattedrale. Per la sua costruzione, si pensò dunque di inserire tra la cappella dell'Assunta ed il campanile, un elemento composto da cinque arcate, sormontate da una ricca trabeazione ornata ed un terrazzo superiore, che permetteva di esporre durante le festività cittadine la Icone della Vergine.

 

Tra i secoli XVII e XVIII, l'interno della cattedrale subì pesanti rifacimenti in stile barocco. Nel 1608, Maffeo Barberini divenne arcivescovo di Spoleto e subito mostrò l'intenzione di voler cambiare l'aspetto della cattedrale. Diventato in seguito pontefice col nome di Urbano VIII, poté completare la sua opera grazie anche all'aiuto del nipote Francesco Barberini, che a sua volta divenne arcivescovo di Spoleto. L'impianto basilicale fu così sconvolto, furono completamente ricostruite la navata centrale e le due laterali.

 

I lavori di rifacimento interni furono completati soltanto verso fine del XVIII secolo, quando a Giuseppe Valadier fu dato l'incarico di progettare le edicole presenti nelle navatelle, gli altari di testata dei transetti e l'altare maggiore.

La facciata della cattedrale di Santa Maria Assunta, del XIII secolo, è a capanna, con paramento murario costituito da blocchi in pietra.

 

Nella parte inferiore si apre il portico rinascimentale, realizzato su progetto di Antonio Barocci. Esso si apre sull'esterno con cinque arcate a tutto sesto intervallate da colonne corinzie; ai lati, due piccoli pulpiti entro nicchie. Il portico è coronato da una balaustra marmorea.

 

La parte superiore della facciata, in stile romanico, è divisa in due fasce sovrapposte da un cornicione poggiante su archetti ciechi; nell'ordine inferiore si aprono cinque rosoni, dei quali il centrale più grande; nella parte superiore, invece, tre grandi nicchie ogivali, e altri tre rosoni; nella nicchia centrale, vi è il mosaico Cristo in trono fra la Madonna e San Giovanni Evangelista (1207). Le tre nicchie ogivali, il mosaico di Solsterno e gli elementi decorativi sugli spioventi tradiscono le influenze gotiche di una facciata che per il resto è in stile romanico.

 

Alla sinistra della facciata, si innalza la torre campanaria duecentesca (con rimaneggiamenti successivi) a pianta quadrata; su ognuno dei quattro lati, vi è, in alto, una bifora che dà sulla cella campanaria. Il campanile termina con una cuspide ottagonale.

 

L'interno della cattedrale è in stile barocco (XVII secolo) ed è a croce latina, con tre navate di sei campate ciascuna, transetto, abside semicircolare e cupola senza tamburo a copertura della crociera. Dalle due navate laterali si aprono numerose cappelle aggiunte alla fine del XVIII secolo da Giuseppe Valadier.

 

La navata centrale e il transetto sono coperti con volta a botte lunettata, mentre le navate laterali con volta a crociera.

 

Sulla controfacciata, al disotto del rosone centrale, si trova una grande lapide commemorativa dei restauri del XVII secolo, voluti dai Barberini.