La costruzione venne iniziata l'8 settembre del 1491 alla presenza del Marchese Ludovico II e si concluse nel 1501. La cattedrale venne edificata sul luogo dove esisteva l'antica Pieve di Santa Maria e divenne sede vescovile dedicata alla Vergine Assunta nel 1511, per volere di papa Giulio II.
L'edificio, con paramento in mattoni a vista e una sezione centrale ad intonaco bianco, ha una struttura poderosa. La facciata prospetta su un'ampia gradinata di pietra da cui spicca il portale centrale, sormontato da un'alta ghimberga gotica in terracotta scolpita. I portali laterali, di proporzioni minori rispetto a quello centrale, sono sormontati da lunette nel cui interno sono rappresentati San Chiaffredo e San Costanzo, santi protettori della città e del Marchesato.
L'interno, di notevoli dimensioni, è lungo 82 metri e largo 30; l'altezza della navata centrale è di 21 metri. Le tre navate sono coperte da volte a crocera costolonate, e divise da arcate a sesto acuto con capitelli cubici. Lungo le due navate laterali sono dislocati vari altari, tra cui quello dedicato alla Natività (o al Presepio), che conserva la pala con L'Adorazione dei Pastori, realizzata da Sebastiano Ricci.
Nell'arcata destra della navata centrale hanno sede la Cassa d'Organo e la Cantoria, costruite nel 1780; a sinistra è invece collocato il pulpito, realizzato nel 1650 con decorazioni a bassorilievo.
All'arco trionfale della navata centrale è appeso un crocefisso ligneo realizzato nel '400 e attribuito ad un intagliatore pavese. Il presbiterio è dominato dalla grandiosa macchina dell'altare maggiore, realizzata nel primo ventennio del XVIII secolo. Dietro l'altare ha sede il coro settecentesco.
Nella navata sinistra merita particolare attenzione la Cappella del SS. Sacramento, realizzata nel 1729, in cui è conservato il polittico cinquecentesco di Hans Clemer, originariamente collocato sull'altare maggiore. Il capolavoro del pittore fiammingo è stato restaurato e ricomposto in occasione del V centenario della costruzione del duomo (1991).