La catedral de Belluno determina la bisagra histórico-religiosa de la ciudad, estando rodeada de importantes edificios que perimetran la plaza sobre la que se levanta. De hecho, está coronada por el ex palacio del Tribunale (edificio de la Corte), el Ayuntamiento, el Palacio de los Retores (Prefectura), el Auditorio, el Baptisterio y el Palacio Piloni, sede de la Administración Provincial. Construida en el antiguo centro urbano, los primeros datos sobre ella se remontan al año 547, cuando el obispo Felice -en señal de agradecimiento votivo- le puso el nombre de San Martín, obispo de Tours. De la iglesia altomedieval original quedan algunos fragmentos de piedra con motivos decorativos en tejido vimino (siglos IX-X), ya utilizados como material de relleno, encontrados durante la restauración tras el terremoto de 1936. La sencilla fachada de piedra tiene dos ventanas góticas, un rico portal barroco y un rosetón central cerrado por un cristal en el que se representan santos. A la izquierda, el campanario barroco, todo de piedra, tiene 71 metros de altura y fue diseñado por el arquitecto Filippo Juvara de Messina. El interior, majestuoso y elegante, está dividido en tres naves con altos arcos típicos de las iglesias góticas. Las paredes se caracterizan por los altares de mármol del siglo XVIII, mientras que la cúpula brilla aireada y llena de luz. Entre las obras más importantes se encuentran la escena del martirio de San Lorenzo de 1571 de Jacopo Bassano, la Deposición de Palma il Giovane y, en el primer altar de la derecha, el retablo de Andrea Meldolla, conocido como lo Schiavone.
