La cathédrale de Belluno détermine la charnière historico-religieuse de la ville, étant entourée d'importants bâtiments qui délimitent la place sur laquelle elle se trouve. En effet, il est couronné par l'ex-palazzo del Tribunale (Palais de justice), l'Hôtel de ville, le Palazzo dei Rettori (Préfecture), l'Auditorium, le Baptistère et le Palazzo Piloni, siège de l'Administration provinciale. Construit dans l'ancien centre urbain, les premières informations à son sujet remontent à l'année 547, lorsque l'évêque Felice, en signe de reconnaissance votive, lui a donné le nom de Saint Martin, évêque de Tours. De l'église originale du début du Moyen Âge, il reste quelques fragments de pierre avec des motifs décoratifs en tissu Vimino (IXe-Xe siècles), déjà utilisés comme matériau de remplissage, trouvés lors de la restauration après le tremblement de terre de 1936. La façade simple en pierre présente deux fenêtres gothiques, un riche portail baroque et une rosace centrale fermée par un verre sur lequel sont représentés des saints. À gauche, le clocher baroque tout en pierre, haut de 71 mètres, a été conçu par l'architecte Filippo Juvara de Messine. L'intérieur, majestueux et élégant, est divisé en trois nefs avec de hautes arches typiques des églises gothiques. Les murs sont caractérisés par des autels en marbre du XVIIIe siècle tandis que le dôme est aéré et plein de lumière. Parmi les œuvres les plus importantes, citons la scène du martyre de San Lorenzo de Jacopo Bassano (1571), la Déposition de Palma il Giovane et, dans le premier autel à droite, le retable d'Andrea Meldolla, dit lo Schiavone.
