Il Duomo, la Cattedrale di S. Maria Assunta, romanico, iniziato intorno al 1175 sul luogo della precedente chiesa distrutta nel 1155 da Federico Barbarossa, fu consacrato da Papa Innocenzo III nel 1198 e terminato fra il 1216 e 1227.
Anche la chiesa del XI sec., distrutta dall‘imperatore, sorgeva su una precedente chiesa dell‘VIII o IX secolo, dedicata a S. Primiano, della quale si è conservata la cripta sotto all‘attuale Cappella delle Reliquie.
L‘attuale facciata rappresenta il risultato di un ingrandimento della stessa, avvenuta intorno al 1200. Furono allora aggiunti i rosoncini esterni del secondo ordine e i tre rosoncini, le nicchie cieche ogivali ed il mosaico del terzo ordine. Quest‘ultimo, firmato da un certo Solsternus (1207) che invece del consueto „magister“ preferì definirsi „doctor“, rappresenta „Cristo benedicente in trono fra la Madonna e S. Giovanni Evangelista“.
Il rosone centrale, appartenente alla fase costruttiva del XII secolo, è uno dei più ricchi dell‘Umbria. E' incastonato in un quadrato che riporta negli angoli i simboli dei quattro Evangelisti, sorretto idealmente, a sua volta, da una galleria cieca di cinque colonnine e due telamoni. Lo stile delle colonnine del cornicione sopra al rosone armonizza sorprendentemente con quello del portico aggiunto nel 1491-1504 da Ambrogio di Antonio Barocci da Milano e Pippo di Antonio da Firenze, a cinque fornici fiancheggiate da pulpiti. Al suo fianco si innalza il massiccio campanile del XII secolo, documentatamente usato anche a scopo di difesa, costruito in grandi conci squadrati, in parte di spoglio provenienti dalle precedenti strutture dell‘episcopio.
La cella campanaria è stata aggiunta nel 1512-15 su progetto di Cola da Caprarola.
Accanto al portale centrale, del periodo costruttivo antecedente il 1198, riccamente scolpito, si trova l‘ingresso murato della cattedrale del IX secolo, S. Primiano.
Nel 1638 il Cardinale Francesco Barberini, ad opera di Luigi Arrigucci, fece radicalmente trasformare l‘interno in stile barocco, come desiderato anche da suo zio, il Papa Urbano VIII (Maffeo Barberini), che era stato vescovo di Spoleto dal 1608 al 1617. Un suo busto in bronzo, di Lorenzo Bernini (1640), è apposto sopra il portale in controfacciata. Durante il rifacimento barocco furono allargate le navate laterali e il transetto. Dell‘impianto romanico restarono solo il pavimento musivo della navata centrale e l‘abside centrale.
In un ulteriore intervento del XIX secolo, Giuseppe Valadier, l‘architetto classicista della Piazza del Popolo e del Pincio a Roma, creò gli altari e le porte. Sulla destra si apre subito la Cappella del Vescovo Costantino Eroli, adibita fino al 1845 a battistero, con pregevoli affreschi del Pinturicchio (1497). Da una cappella sepolcrale degli Eroli attigua si accede alla Cappella dell‘Assunta, iniziata da Costantino Eroli e terminata dal suo successore Francesco Eroli.
La decorazione della volta a crociera è stata recentemente attribuita a Giovanni da Spoleto (inizio XIV sec.), mentre gli affreschi delle pareti sono di Jacopo Siciliano (1540-50). Sul lato destro del braccio destro del transetto, il monumento sepolcrale di Giovanni Francesco Orsini, ad opera dell‘architetto del portico Ambrogio Barocci (1500), originario della Cappella Orsini e qui ricomposto malamente. Di fronte, il monumento sepolcrale di Fra‘ Filippo Lippi (*1406†1469), morto qui a Spoleto, mentre eseguì gli affreschi del abside (1467-69). Il monumento, su progetto di suo figlio Filippino Lippi e commissionato da Lorenzo de Medici, fu eseguito solamente nel 1490 da uno scultore fiorentino sconosciuto.
Segue la sagrestia e poi la Cappella della SS. Icona, realizzata al posto della vecchia sagrestia da Giovanni Battista Mola nel 1626 per ospitare, in un altare di marmi preziosi, l‘Icona, una tavoletta bizantina del XI/XII sec. raffigurante la Madonna nel tipo iconografico Haghiosoritissa, lavorata a Bizanzio, come testimonia un‘iscrizione sul bordo della lamina di rame dorato. Fu donata alla città dall‘imperatore Federico Barbarossa nel 1155 in segno di pace, dopo che aveva distrutto la cattedrale. Nell‘abside centrale romanica si trova lo stupendo ciclo di affreschi di Filippo Lippi, assistito da Fra‘ Diamante e Pier Matteo d‘Amelia, che hanno terminato il “Presepio“, interrotto dalla morte del maestro, e realizzato “l‘Annunciazione“, la “Dormitio“ e “l‘Incoronazione della Vergine“.
Come gli altri altari, anche quello maggiore, con quattro colonne di granito orientale, un dono di Pio VI, è opera del Valadier.
A sinistra del presbiterio si trova la Cappella del Sacramento, realizzata alla fine del XVI secolo e decorata alla fine del XVIII secolo. Un primo allargamento del transetto, la Cappella di S. Anna, del XIV secolo, decorata interamente a fresco nel 1597, durante l‘ingrandimento del 1644 fu tagliata e alla fine del secolo scorso, questi affreschi sono stati rimossi per riportare in vista la decorazione precedente del XIV e XV secolo.
Sul lato della navata sinistra si trova la Cappella delle Reliquie, aggiunta nel 1540 per conservare l‘Icona e altri paramenti preziosi negli armadi intagliati ed intarsiati, dei quali sono rimaste solo le parti frontali, perché i corpi furono utilizzati per ricavarne le panche del coro. Ad opera degli stessi autori, Giovanni Andrea di Ser Moscato e Damiano di Mariotto, anche le sculture lignee e il dossale dell‘altare (1545-54).
Dopo gli altari del Valadier, nella nicchia della navata sinistra è stata collocata una delle opere più importanti del Duomo: il „Crocifisso“, pergamena dipinta, applicata su tavola, di Alberto So[tii] (1187), proveniente dalla Chiesa dei Ss. Giovanni e Paolo, dove sono state riportate alla luce degli affreschi di autori della cerchia di questo maestro.
Nell‘Archivio Capitolare si conservano degli importanti documenti, fra i quali i „Leggendari“ di S. Felice di Narco (XII sec.) e di S. Brizio (XIII sec.), con splendide miniature, e una „Lettera di S. Francesco a frate Leone“, scritta dallo stesso Santo, proveniente da S. Simone.