est un splendide exemple de l'architecture romane des Pouilles et se dresse si près de la mer qu'il semble être suspendu au-dessus de l'eau. La façade de l'un des bâtiments les plus importants de la ville rappelle les types pisans et renferme une rosace décorée de figures zoomorphes. Une double volée d'escaliers mène au portail en bronze de 1180 réalisé par le sculpteur Barisano da Trani, tandis que le clocher domine l'édifice. L'intérieur est divisé en trois nefs par des colonnes jumelées. Le caractère sobre des décorations confère une grande spiritualité à l'église supérieure, à partir de laquelle on peut accéder à la première crypte, l'église de Santa Maria, qui conserve des parties de l'ancien sol en mosaïque. Un escalier mène à la deuxième crypte, dédiée à Saint Nicolas Pellegrino, où sont conservés les restes du saint. Au niveau inférieur se trouve également l'hypogée de San Leucio, creusé sous le niveau de la mer.
La légende veut que Saint Nicolas Pellegrino, qui venait du monastère de Saint Luc à Fokida, ait débarqué à Trani après avoir traversé la Grèce et la Dalmatie. À l'âge de 18 ans seulement, à l'épuisement de ses forces, le pèlerin meurt à Trani et, suite aux miracles qui se sont produits après sa mort, l'archevêque de Byzance le proclame saint. Après sa canonisation, il a décidé de construire une église en son honneur en 1099, sur les ruines de l'église de Santa Maria della Scala.
Construite en tuf calcaire local, la cathédrale est un splendide exemple de l'architecture romane des Pouilles, unique en ce qu'elle est une double église, avec une magnifique crypte abritant les restes de Saint Nicolas Pellegrino. L'église supérieure, achevée au XIIIe siècle, a un plan basilical et trois nefs, avec des absides semi-circulaires dont les proportions sont telles qu'elles rappellent les constructions nordiques. L'utilisation de l'arc brisé sous le clocher est une solution architecturale inhabituelle qui donne encore plus de légèreté au bâtiment.