Katedralen i Belluno bestemmer den historisk-religiøse hjørnesten i byen, der er omgivet af vigtige bygninger, der omkranser pladsen, som den står på. I virkeligheden, det er kronet af det tidligere Palads for Voldgiftsretten, Town Hall, Palace of rektorerne (Præfektur), Auditorium, døbefont og palazzo Piloni, sæde for provinsens administration. Bygget i det gamle bymidte, de første oplysninger om det går tilbage til år 547, da biskop Felice – som et tegn på offerful taknemmelighed – opkaldte det efter Saint Martin Bishop of Tours. Af den oprindelige tidlige middelalderlige kirke forbliver nogle stenfragmenter med dekorative motiver i vimineo-vævning (secc. I. -)), der allerede blev brugt som overførselsmateriale, fundet under restaureringerne efter jordskælvet i 1936. Den enkle stenfacade har to gotiske vinduer, en rig barokportal og et centralt rosenvindue lukket af et glas, som helgener er afbildet på. Til venstre er det barokke klokketårn i sten, 71 meter højt og er designet af Messina-arkitekten Filippo Juvara. Interiøret, majestætisk og elegant, er opdelt i tre navne med meget høje buer, der er typiske for gotiske kirker. Væggene er kendetegnet ved marmoraltre fra det attende århundrede, mens kuplen skinner luftig og fuld af lys. Blandt de vigtigste værker finder vi scenen for martyrium of San Lorenzo i 1571 af Jacopo Bassano, aflejring af Palma de yngre, og i det første alter til højre, finder vi altertavle af Andrea Meldolla, kendt som Schiavone.
