De Kathedraal van Belluno bepaalt de historisch-religieuze hoeksteen van de stad, wordt omringd door belangrijke gebouwen die het plein waarop het staat omringen. In feite wordt het bekroond door het voormalige paleis van het Tribunaal, het stadhuis, het Paleis van de rectoren (Prefectuur), het Auditorium, de doopkapel en palazzo Piloni, zetel van het provinciale bestuur. Gebouwd in het oude stadscentrum, de eerste informatie over het dateert uit het jaar 547, toen bisschop Felice – als teken van votieve dankbaarheid – noemde het naar Sint-Maarten bisschop van Tours. Van de oorspronkelijke vroeg-middeleeuwse kerk blijven enkele steenfragmenten met decoratieve motieven in vimineo weave (secc. IX-X), reeds gebruikt als draagmateriaal, gevonden tijdens de restauraties na de aardbeving van 1936. De eenvoudige stenen gevel heeft twee gotische ramen, een rijke barokke portaal en een centrale roosvenster gesloten door een glas waarop heiligen zijn afgebeeld. Aan de linkerkant, de barokke klokkentoren in steen, is 71 meter hoog en werd ontworpen door de Messina architect Filippo Juvara. Het interieur, majestueus en elegant, is verdeeld in drie beuken met zeer hoge bogen typisch voor gotische kerken. De muren worden gekenmerkt door achttiende-eeuwse marmeren altaren, terwijl de koepel schijnt luchtig en vol licht. Onder de belangrijkste werken vinden we de scène van het martelaarschap van San Lorenzo van 1571 door Jacopo Bassano, de afzetting van Palma de jongere en, in het eerste altaar aan de rechterkant, vinden we het Altaarstuk van Andrea Meldolla, bekend als de Schiavone.
