La catedral actual fue concebida en el siglo XVI para sustituir al anterior templo gótico del siglo XV. La construcción se prolongó durante varios siglos, a pesar de lo cual la idea original permaneció intacta. Destacan la sala capitular y la sacristía, que son la obra cumbre de Andrés de Vandelvira, y una de las obras más importantes del renacimiento español. También es sobresaliente su fachada principal, una de las principales obras del barroco español, construida tras la consagración del templo en 1660. Igualmente, destaca el coro neoclásico debido a su belleza y al gran número de sitiales que lo convierten en uno de los más grandes de España. Una vez finalizadas las obras del edificio, las mismas continuaron en los siglos siguientes principalmente en la decoración interior y de las capillas. Además, a consecuencia del terremoto de Lisboa de 1755 fueron necesarias obras de consolidación en la fachada norte, así como la construcción de la Iglesia del Sagrario.

Está dedicada a la Asunción de la Virgen desde la consagración, en 1246, de la antigua Mezquita Mayor de la ciudad musulmana, tras la conquista de la misma por el rey santo Fernando III de Castilla. En su interior se custodia, entre otras obras de arte y objetos religiosos, la reliquia del Santo Rostro o «La Verónica», considerada el auténtico rostro de Jesucristo, que habría quedado plasmado en el lienzo con el que la Verónica le secó la cara durante su pasión. Está guardada en la Capilla Mayor, y se expone a veneración pública de los fieles todos los viernes.