L'originaria struttura, edificata a cavallo tra XII e XIII secolo, subì varie modifiche nel corso del tempo, senza mai perdere l'antica austerità, che si riflette ancora oggi nell'esterno (arricchito dal grande rosone e dai portali in pietra) e nell'interno a tre navate.
All'interno della cattedrale è visitabile anche la cripta, costruita nel 1191 da Mastro Filippo, in cui sono custoditi i sarcofagi con le reliquie dei primi martiri (Sisinnio, Fiorenzo e Diocleziano, lapidati l'11 maggio 304 d.C. sotto l'imperatore Diocleziano) e dei santi vescovi osimani. Sempre all'interno è conservato presso la seconda cappella a sinistra, Il Cristo in Pietà del Guido Reni.
Nella prima cappella a destra, realizzata dall'architetto Costantini (autore della chiesa neorinascimentale di Campocavallo), vi è un grande crocifisso ligneo del XII secolo, probabilmente gnostico, con la singolare caratteristica del Cristo di apparire a seconda della luce in forma maschile (faretto diretto) o in quella femminile (senza faretto con il lucernario a mezzogiorno). Adiacente alla cattedrale si trova il battistero: l'edificio, di origine quattrocentesca, venne sottoposto a restauri agli inizi del Seicento per volere del vescovo Galamini. Degni di nota il soffitto a cassettoni lignei, opera dell'artista Antonio Sarti di Jesi, e il fonte battesimale in bronzo creato dai fratelli Pier Paolo e Tarquinio Jacometti di Recanati nella prima metà del XVII secolo.
Si consiglia di verificare la corrispondenza degli orari di apertura contattando direttamente la struttura.
