Gotycki kościół ceglany, wzniesiony w miejscu pierwotnej romańskiej kolegiaty, zniszczonej najazdami Tatarów w XIII w. i Litwinów w 1349 r.
Katedra była wznoszona etapami od poł. XIV w., została ukończona w 1. ćw. XV w., przebudowana w XVII w. i regotyzowana w latach 1886-93. Jest to kościół halowy, z prezbiterium zamkniętym trójbocznie, nakryty sklepieniami krzyżowo-żebrowymi. Katedra zachowała pierwotny układ przestrzenny i bogatą dekorację rzeźbiarską wnętrza. Elementy wyposażenia pochodzą z XV - XVII w. Na ścianach prezbiterium przetrwały polichromie z ok. 1421 r., wykonane przez warsztat ruski mistrza Hayla z Przemyśla. Ołtarze i portale katedry, wykonane z czarnego i różowego marmuru, to unikatowe przykłady XVII- i XVIII-wiecznych wyrobów warsztatów kamieniarskich z Czarnej pod Krakowem. Wnętrze kościoła zdobią także rokokowe ołtarze (2 poł. XVIII w.), znajdujące się przy filarach międzynawowych - dzieło warsztatu mistrza Macieja Polejowskiego ze Lwowa.
W skarbcu Katedry przechowywane są m.in. liczne inkunabuły i relikwiarz Drzewa Krzyża Świętego podarowany kolegiacie przez króla Władysława Jagiełłę w uznaniu zasług rycerstwa sandomierskiego w bitwie pod Grunwaldem. Obok katedry wznosi się warta zobaczenia barokowa dzwonnica, wybudowana w latach 1737-43.