Nejdříve zmínka o katedrále pochází z roku 748, ačkoli musel existovat kostel staršího biskupa, vzhledem k tomu, že biskup je v Pise známý z 313 nl.Nedávné archeologické vyšetřování odhalilo pozůstatky velké církevní budovy, dříve než románská katedrála, ale pocházela pouze z 10. století, a proto ne budova uvedená v Longobard Documents.

Románská katedrála v Piazza Dei Miracoli byla založena v roce 1064. Tradice se týká, že to bylo brzy po vítězství Pisy nad městem Palermo.Až do 1100 prací režíroval architekt Buscheto, ale pro poslední fáze, kdy byla ložiska prodloužena a stavěna fasáda, byl nový Magister Rainaldo.V roce 1118 byla katedrála vysvěcena papežem Gelasiem II, pravděpodobně před dokončením.

Kostel je postaven ve tvaru latinského kříže, přičemž centrální lodi končící v apse, čtyřech uličkách a transeptu.Zvláštním rysem vnějších stěn, postavených z mramoru z několika lokalit, je množství znovu použitého materiálu, s architektonickými prvky a nápisy z římských dob.Severní a jižní stěny jsou postaveny v různých druzích kamene, což odpovídá práci pod Buschetem a dokončením pod Rainaldem.

Dolní část fasády je dělena šesti kulatými mrtvými oblouky spočívajícími na sloupech a hlavních městech.Dva centrální sloupy, které lemují hlavní dveře, jsou vyřezávány spirály listů.Rhomby pod oblouky a prostory nad nimi jsou zdobeny polychromovými vložkami.Nahoře je fasáda organizována ve čtyřech úrovních kolonád, z nichž mnoho sloupců bylo nahrazeno v 1500 a 18. století.Vyřezaný Freize nad první galerií loveckých scén lze připsat workshopu Guglielmo a Rainaldo.

Bronzové dveře fasády byly v 17. století vrženy různými umělci, ale dveře San Ranieri vzadu, obrácené na věž, byly obsazeny kolem roku 1180 Bonanno Pisano, jediné dveře, které přežily ohněV roce 1595.

Katedrála je tvarována jako latinský kříž Likea, s centrální lodi, která končí v apse a čtyřech bočních uličkách a transeptem tří uliček.
Centrální lodi je monolitické žulové sloupy Flakedby s hlavními městy 11. a 12. století.Nahoře se běží ženská galerie s trojitými mullionovanými otvory, které pokračují kolem transeptu.Eliptická kopule s freskem Panny ve slávě a Saintsby Orazio Riminaldi (1627-1628) postupuje do centrálního rozpětí.Zlacený kofferedceiling nad lodí, transept a presbytery byl vyřezáván Domenico a Bartolomeo Atticciati v letech 1596 až 1602.


Transept Pilaster je skvělá kazatelna Giovanni Pisano (1302-1310).Má osmiúhelníkový tvar, s devíti Plutei nebo panely vyřezávanými příběhy ze života Krista a Pannou a posledním soudem, spočívajícím na římsech s proroky a sybily a vyřezávanými hlavními městy a sochy symbolizujícími ctnosti církve.Obdivuhodná je také velká mozaika v apse, Krista požehnání s pannou a evangelistou sv. Jana, díla Francesco a Lapo, s obličejem sv. Jana dokončeného Cimabue v roce 1302. Mezi středověká praceDi Sotto Gli Orgiani, připisovaný Berlinghiero Berlinghieri z Volterry, freska Madony a dítěte od San Torpè Maestro, na triumfálním oblouku a kosmatum mramorové vložky (polovině 12. století).

Na bočních oltářích a v presbytáři je mnoho cenných fresků, obrazů a nábytku 16. až 17. století.