Katedralen i Belluno bestämmer den historiska religiösa hörnstenen i staden, omgiven av viktiga byggnader som omger torget där den står. Det är faktiskt kronat av tribunalens tidigare palats, Stadshuset, rektorpalatset (prefekturen), auditoriet, dopkapellet och palazzo Piloni, säte för provinsförvaltningen. Byggd i den gamla stadskärnan, den första informationen om det går tillbaka till år 547 när biskop Felice – som ett tecken på votive tacksamhet-namngav den efter Saint Martin Bishop of Tours. Av den ursprungliga tidiga medeltida kyrkan förblir några stenfragment med dekorativa motiv i vimineo väv (secc. IX-X), som redan används som överföringsmaterial, hittades under restaureringarna efter jordbävningen 1936. Den enkla stenfasaden har två Gotiska fönster, en rik barockportal och ett centralt rosenfönster stängt av ett glas på vilket Heliga avbildas. Till vänster är det barocka klocktornet allt i sten, 71 meter högt och ritades av Messina arkitekten Filippo Juvara. Interiören, majestätisk och elegant, är uppdelad i tre navar med mycket höga bågar som är typiska för gotiska kyrkor. Väggarna kännetecknas av artonhundratalet marmoraltare medan kupolen lyser luftig och full av ljus. Bland de viktigaste verken finner vi scenen av martyren San Lorenzo av 1571 av Jacopo Bassano, deponeringen av Palma den yngre och, i det första altaret till höger, finner vi altaret av Andrea Meldolla, känd som Schiavone.