La cathédrale d'Altamura est l'une des quatre basiliques palatines des Pouilles, c'est-à-dire sous la dépendance directe de l'empereur souabe. Une grande partie de l'église originale s'est effondrée lors du tremblement de terre de 1316 et a été reconstruite sous le règne de Robert d'Anjou. Les fils d'un certain maître Consiglio di Bitonto y travaillèrent, dont on peut lire la signature au-dessus de la Porta Angioina, également appelée Porta delle Spezie car elle s'ouvrait sur la place du marché. À ceux qui franchissent cette porte, l'inscription sur l'archivolte ogivale semble dire : "Regia Cappella sono, nessuno mi faccia guerra. Moi, Roi Robert, protégé par le Roi du Ciel, je la protège. Porte du ciel, je suis'.
La cathédrale a subi d'autres travaux, ou plutôt des agrandissements. En fait, en 1534, l'orientation est inversée. Là où il y avait l'abside, on construisait la façade ; et là où il y avait la façade, on l'agrandissait avec le presbytère et le chœur. Quelques années plus tard, en tout cas en 1557, les deux puissants clochers sont élevés. L'empereur était Charles V de Habsbourg, dont les grandes armoiries sont facilement reconnaissables. Les flèches supérieures baroques des clochers ont été ajoutées en 1729. Toute la structure trouve son point d'équilibre et de symétrie dans la merveilleuse rosace, chef-d'œuvre de la sculpture apulienne du XIVe siècle, à partir de l'œil central duquel semblent rayonner 15 petites colonnes reliées par des petits arcs entrelacés. C'est toutefois le portail, gothique et datant peut-être du début des années 1400, qui nous laisse pantois, le regard tourné vers le haut. C'est un triomphe de décoration et de sculpture, à l'intérieur d'un prothyrus en saillie, reposant sur deux fiers lions, reconstruits en 1533, qui gardent presque la porte de la cathédrale. Sur les arcs de la porte sont sculptées 22 des scènes les plus significatives de la vie de Jésus, de sa naissance à sa mort et sa résurrection. Ils vont de l'annonce de l'ange à Marie à la Nativité. Sur la façade, au centre, dans la lunette, se trouve la Vierge à l'Enfant trônant entre deux anges, et en dessous, sur l'architrave, la Cène avec le Christ à gauche recevant le baiser de Judas. Ce sont de véritables chefs-d'œuvre de la sculpture médiévale, gothique et apulienne. L'intérieur montre toute sa grandeur. Le plan est celui d'une basilique à trois larges nefs avec des colonnes et des piliers, avec de beaux chapiteaux, presque certainement d'origine souabe. La cathédrale possède également deux importantes peintures du 19ème siècle italien : la Conversion de St Paul peinte par Domenico Morelli en 1876, et Marie-Madeleine par Francesco Netti. D'autres œuvres, encore plus anciennes, décorent l'église avec grâce et goût. Tout d'abord, il y a l'élégant ambon en pierre sculptée, datant de 1545 ; ensuite, de 1587, il y a la crèche en pierre représentant saint Joseph, la Madone et l'enfant Jésus, avec les autres personnages de la tradition de Noël à l'intérieur d'une grotte naturelle, et à l'extérieur, les trois rois et les bergers. L'auteur des sculptures était l'artiste Altobello Persio.