La cathédrale d'Arezzo (en italien: Cathédrale d'Arezzo, Duomo di Arezzo, Cathédrale de San Donato et Pietro) est une cathédrale catholique romaine. Il est situé sur le site d'une église paléo-chrétienne préexistante et, peut-être, de l'acropole de la ville antique.

Une première cathédrale d'Arezzo fut construite sur la colline voisine de Pionta, sur le lieu de sépulture de Donatus d'Arezzo, martyrisé en 363. En 1203, le pape Innocent III fit déplacer la cathédrale à l'intérieur des murs de la ville, sur le site actuel. . La cathédrale a toutefois perdu les reliques de Donat, transférées dans l'église de San Donato à Castiglione Messer Raimondo (dans l'actuelle province de Teramo). Malgré cela, l'église a toujours droit à Saint-Donat et abrite, sur l'autel principal, un arc du XIVe siècle qui porte son nom.

La construction de la structure actuelle, commencée en 1278, a traversé différentes phases et s'est terminée en 1511. La façade a été construite en 1901-1914, en remplacement de la précédente, inachevée, datant du 15ème siècle.
C'était le siège de l'évêque d'Arezzo du 3ème siècle jusqu'en 1986, et à partir de 1986 de l'évêque actuel d'Arezzo-Cortona-Sansepolcro.

La façade a été conçue par Dante Viviani et comporte une description de sculpture de Giuseppe Cassioli, Enrico Quattrini et Viviani lui-même.
Le côté droit de l'église provient de l'édifice médiéval d'origine, en grès. Au milieu se trouve un portail du XIVe siècle de style florentin, avec deux colonnes de porphyre empruntées à un ancien temple. L'abside polygonale, aux doubles fenêtres à meneaux, date du XIIIe siècle.

L'intérieur a une nef et deux bas-côtés divisés par des piliers avec des arcs en ogive, avec cinq travées couvertes d'une voûte croisée, sans transept. Les sept vitraux des allées de droite ont été exécutés en 1516-1524 par Guillaume de Marcillat. D'autres vitraux se trouvent dans le presbytère, l'un de Marcillat et l'autre de maîtres florentins du début du XVe siècle.

Le presbytère abrite une grande arche dédiée à Saint Donat. Sculpté en marbre, il comporte douze petites jetées se terminant par des clochers et des pinacles de style gothique. Il a été exécuté par des artistes florentins, arétins et siennois du XIVe siècle, notamment Agnolo di Ventura et Agostino di Giovanni. Le choeur en bois de la Grande Chapelle a été conçu par Giorgio Vasari en 1554.

Sur la contre-façade se trouvent les fonts baptismaux hexagonaux, avec des reliefs de l'atelier de Donatello, notamment un "Baptême du Christ" de Donatello lui-même. La chapelle de Madonna del Confort est une œuvre néoclassique construite en 1796 et abritant plusieurs terres cuites d'Andrea della Robbia. Dans le même côté se trouve le cénotaphe de Guido Tarlati, seigneur d’Arezzo jusqu’en 1327. Selon certains, il aurait été conçu par Giotto et exécuté par Agnolo di Ventura et Agostino di Giovanni. Marie-Madeleine (années 1460) de Piero della Francesca se trouve près du cénotaphe.

Dans le couloir de droite se trouve le monument funéraire du pape Grégoire X (décédé en 1276), datant du début du XIVe siècle. Un autre monument funéraire dans les allées est celui de Ciuto Tarlati (1334), formé d'un sarcophage en marbre du IVe siècle et d'une série de reliefs d'Agostino di Giovanni, couronnés par une fresque du XIVe siècle.