Construida sobre la antigua la Mezquita Aljama, inicialmente como iglesia parroquial, pasó posteriormente a ser Colegial, (1413) y finalmente Catedral en 1510 y definitivamente a partir de 1564. Su construcción se inició a finales del siglo XIII, hay que adscribirla al estilo gótico catalán o levantino, con planta de tres naves, girola y capillas entre contrafuertes. La nave central es ligeramente más alta que las laterales y los arbotantes presentan escaso desarrollo. La cubierta es en terraza plana con trespoles y al exterior predominan las superficies lisas con escasos huecos que dan al conjunto un aspecto compacto. A grandes rasgos pueden diferenciarse en el templo cuatro grandes fases constructivas y estilísticas, las tres primeras encuadrables en el estilo gótico y la última ya en el renacentista: torre y naves al pie de la iglesia (fines del S. XIII- mediados del XIV), cabecera con altar mayor, girola y antigua aula Capitular (mediados del XV- principios del XVI), crucero (1505) y Portada de la Anunciación y capillas junto a la torre (segunda mitad del XVI). La Torre es probablemente la zona más antigua de la catedral se construyó entre finales del siglo XIII y mediados del XIV. Consta de cuatro cuerpos cubiertos por bóvedas de crucerías simples y separados exteriormente por unas molduras corridas. Albergó en sus distintas plantas distintas funcionalidades: cuerpo de campanas, cuerpo del reloj, cuarto de la cera y prisión episcopal, hecho este atestiguado en unas curiosas inscripciones realizadas por los presos.
La iglesia tiene tres portadas principales, la Puerta de las Cadenas con arco polilobulado y capiteles imposta, carece de tímpano y parteluz, se fecha en el siglo XIV; la Puerta del Loreto data del siglo XV, es de estilo gótico arcaizante, presenta arquivoltas decoradas con ángeles que tocan instrumentos musicales, en 1580 se le suprimió el parteluz y se decoró el tímpano con motivos geométricos; finalmente la Portada de la Anunciación al igual que algunas de las capillas septentrionales es de estilo renacentista, terminada por Juan Inglés en 1588, tiene un esquema en arco de triunfo.
El crucero se debe a una reforma realizada en 1505 según trazas de Pere Compte, el autor de la Lonja de Valencia. Mediante la supresión de dos pilares y la construcción de dos arcos formeros, se consigue un espacio transversal a las naves y de mayor altura. La bóveda consta de seis paños con arcos y nervios torsos.
La cabecera del templo presenta una planta rectangular marcada por los muros de cierre de las capillas laterales y la Antigua Aula Capitular, que muestra al exterior un ventanal de estilo gótico florido. La Capilla Mayor de planta hexagonal irregular, cubierta por una bóveda estrellada se data en la segunda mitad del siglo XV. La girola presenta un interesante juego de bóvedas irregulares, de planta trapezoidal unas y pentagonales otras, para poder así cubrir el espacio comprendido entre la Capilla Mayor y las capillas existentes en los laterales y la cabecera del templo, se data a principios del siglo XVI.
Finalmente cabe citar el claustro, obra renacentista procedente del antiguo Convento de la Merced, montado en 1942 en forma de galería en el solar del antiguo fosar.
En el interior del templo hay que destacar la gran calidad de la rejería, caso de la reja gótica de La Capilla de la Comunión realizada en 1495 por Pedro Moreno, según traza de Antonio Vivancos, la Reja del Coro, la Reja de la Capilla de Santa Catalina (1538), la Reja del Presbiterio obra realizada por Andrés Savania en 1549 según trazas de Jerónimo Quijano. Entre las obras conservadas en sus capillas hay que destacar el “Retablo de la Virgen con San Pedro y Santa Isabel”, hacia 1500; el “Retablo de Santa Catalina”, hacia 1530; La “Virgen del Pópulo”, pintura anónima italiana realizada hacia el 1600 y el “Retablo de la Virgen del Rosario”, obra de Bartolomé y Antonio Perales realizada entre 1735 y 1740.