Temple principal de la diòcesi de Sogorb, sota l’advocació de Santa Maria.
La primera edificació fou gòtica, però el conjunt de l’obra restà substancialment alterada per reformes posteriors. El presbiteri fou construït cap al final del segle XV per Juan de Burgos, i l’obra de la catedral devia ésser acabada vers el 1534. La portada és lateral, i procedeix del 1600.
Entre el 1791 i el 1795 fou totalment renovada l’obra, amb ampliació i elevació de la nau, pels arquitectes Maur Minguet i Joan B. Gascó, renovació que donà al conjunt un aspecte i una decoració neoclàssics.
La nau, única, és de grans dimensions, amb doble joc de columnes corínties laterals. Una cornisa reforçada manté la volta, amb medallons centrals pintats per Francesc Vergara. L’absis del presbiteri és cobert de pintures de Manuel Camaron. A l’extrem oposat, de cara a l’altar major, hi ha el cor baix, tancat amb reixa, amb cadirat de fusta tallada del principi del segle XVIII. Per les portes laterals del presbiteri hom comunica amb les sagristies majors i altres dependències del culte.
De cara a l’entrada principal del temple, es troba l’accés al claustre, del segle XIII al XV i de planta trapezoïdal, amb voltes gòtiques i una galeria superior; hi donen set capelles antigues, entre les quals la de Sant Salvador, on hi havia l’antiga parròquia de Santa Maria, actualment a l’antic convent dels dominicans. La porta procedeix de la cartoixa de Valldecrist.
L’actual aula capitular, del 1417, és de planta quadrada, amb volta gòtica octagonal, on es conserva una col·lecció de retrats de bisbes sogorbins.
Peces històriques de l’arxiu són un llibre capitulari, de 106 pàgines, en pergamí il·lustrat amb filigranes, dos cartularis de la Valldecrist del segle XV, manuscrits dels segles XIII al XV i l’anomenat còdex del compromís de Casp.
Tocant a la catedral hi ha la torre del campanar, truncada i de planta trapezoïdal, amb un oratori a Santa Bàrbara, així com una altra torre medieval, suposadament romana.
