Iniziato sotto l’influsso gotico nel 1431, e concluso in pieno Rinascimento nel 1502, il Duomo riassume caratteri di entrambi gli stili. Grandioso, svettante l’esterno; ampio e arioso l’interno, in cui l’occhio spazia liberamente nella grande navata priva di colonne, coperta da una maestosa volta a botte, ideata dall’esperto architetto Lorenzo da Bologna. La pianta a croce latina ha gli assi allineati con i punti cardinali e ciò crea un effetto straordinario di meridiana architettonica: a mezzogiorno i raggi solari colpiscono le due sfere di pietra bianca poste nell’ingresso sopra le semicolonne e sembra si illuminino "come due pianetini".
Notevole la larga fascia affrescata che corre lungo tutto il perimetro della chiesa alla base delle vele, il grande affresco dell’Assunzione nell’abside, opera del Buonconsiglio, e i magnifici altari di S. Antonio e del Santissimo. Fra i numerosi capolavori custoditi nel duomo spiccano: la Pala dell’altare maggiore in cui è rappresentata la Trasfigurazione, dipinta nel 1555 da Paolo Veronese, commissionata dallo stesso Francesco Pisani che volle il Palladio come architetto per la sua villa subito fuori le mura. Notevo- le la pala di Buonconsiglio raffigurante la Madonna con Bambino e Santi (1507), e la vivace rappresentazione della Battaglia di Lepanto (pare risalga ai primi decenni del XVII secolo) e il Miracolo della Pioggia (1695). Ai lati del portale, due affreschi raffiguranti Davide con la testa del gigante Golia e Giuditta dopo aver decapitato Oloferne, rinvenuti con i lavori di restauro degli anni trenta, nei quali numerosi elementi coloristici e compositivi fanno ipotizzare l’opera della mano insigne di Giorgione.