La Chiesa Cattedrale di Santa Maria Assunta venne innalzata nella zona più elevata della città di Ivrea, in uno spazio dedicato al culto da tempi antichissimi: l’edificio cristiano sostituì il tempio romano presumibilmente verso la fine del IV secolo; nelle immediate vicinanze della struttura, secondo la consuetudine, si trovava il battistero, oggi non più esistente.

Per iniziativa di Michele De Villa, nella seconda metà del Settecento iniziò l'ampliamento della cattedrale mediante l'edificazione di cappelle laterali: nel 1761 fu creata la cappella dedicata a San Savino, oggi cappella del SS. Sacramento, sul fianco meridionale della costruzione. Monsignor Ottavio Pochettini, proseguendo l'opera intrapresa, fece erigere, sul fianco settentrionale, in posizione simmetrica, la cappella dei Santi Pietro e Paolo, detta anche del Crocifisso. Lo stesso vescovo Pochettini affidò all' architetto Giuseppe Martinez la risistemazione del complesso che, pur conservando la struttura romanica, assunse l'aspetto di una chiesa barocca; i lavori furono eseguiti nel 1786-1787. Per quanto concerne l'esterno, segnaliamo la chiusura delle antiche finestre che si aprivano sopra il tetto della navata laterale sud, rimpiazzate da altre, in stile rococò.

Fanno parte delle opere d'arte conservate nel duomo di Ivrea due importanti dipinti di Defendente Ferrari, maestro del rinascimento piemontese.