La cathédrale de Sovana (cathédrale des Saints Pierre et Paul) est située dans la zone où se trouvait probablement l'acropole étrusque, et a été construite aux 10e-11e siècles. C'est l'un des plus importants bâtiments de style romano-gothique de toute la Toscane. L'entrée principale de la cathédrale se trouve actuellement sur le côté gauche, car le bâtiment épiscopal a été construit sur la façade principale au 14e siècle. Le portail présente une décoration sculpturale riche et élégante, on peut y reconnaître un chevalier armé, une sirène à deux têtes, des paons, l'arbre de vie, des roses, des protomes de lion et des figures en spirale. Les chapiteaux des colonnes intérieures sont tous décorés, mais s'attardent sur l'avant-dernier de la deuxième rangée à gauche, représentant des scènes de l'Ancien Testament dont le sacrifice d'Isaac et Moïse ouvrant les eaux.
Dans l'urne de l'autel de la nef gauche, nous trouvons une relique qui a probablement appartenu à l'église de San Mamiliano : "l'urne de San Mamiliano" contenant les restes du Saint. Vous trouverez également à l'intérieur de la cathédrale une crypte à six colonnes, des fonts baptismaux datant de 1434, le sarcophage en travertin du XVe siècle qui abritait à l'origine les restes de San Mamiliano, quelques fresques, et enfin de nombreux motifs sculpturaux représentant des symboles antérieurs à la tradition chrétienne. Une caractéristique particulière de la cathédrale de Sovana est certainement son orientation astronomique : le 21 juin de chaque année, si le temps le permet, le premier rayon du soleil matinal frappe la fenêtre à lancette de l'abside et, traversant toute la nef, est projeté sur le mur opposé, créant un spectacle d'une rare beauté ; le même phénomène se répète dans la crypte paléochrétienne située en dessous. Cela signifie que l'orientation de l'édifice (alignée sur le solstice d'été) ne répond pas aux règles médiévales dictées par l'Église de Rome (qui voulait que l'abside soit orientée vers l'est) mais suit plutôt les canons des cultures nordiques (celtes-germaniques et/ou lombardes). Toutefois, une solution au mystère pourrait être que la cathédrale est liée à la fête de Saint-Jean-Baptiste, qui tombe le 24 juin, trois jours seulement après le solstice d'été.
