Sovana-katedralen (Sankt Peter och Pauls katedral) ligger i det område där den etruskiska akropolen troligen låg och byggdes på 900- och 1000-talet. Den är en av de viktigaste byggnaderna i romansk-gotisk stil i hela Toscana. Huvudingången till katedralen ligger för närvarande på vänster sida eftersom biskopsbyggnaden byggdes på huvudfasaden på 1300-talet. Portalen har en rik och elegant skulpturell dekoration, man kan känna igen en beväpnad riddare, en tvåhövdad sjöjungfru, påfåglar, livets träd, rosor, lejonprotomer och spiralfigurer. Kapitälerna på de inre pelarna är alla dekorerade, men dröjer sig kvar vid den näst sista i den andra raden till vänster, som föreställer scener från Gamla testamentet, bland annat Isaks offer och Moses som öppnar vattnet.I urnan på altaret i den vänstra gången hittar vi en relik som troligen tillhörde kyrkan San Mamiliano: "San Mamilianos urna" som innehåller helgonets kvarlevor. Även inne i katedralen finns en krypto med sex kolonner, en dopfunten från 1434, den travertinsarkofag från 1400-talet som ursprungligen innehöll San Mamilianos kvarlevor, några fresker och slutligen hittar man många skulpturala motiv som representerar symboler från tiden före den kristna traditionen. Ett särskilt kännetecken för katedralen i Sovana är säkert dess astronomiska inriktning: den 21 juni varje år, om vädret tillåter, träffar morgonsolens första stråle det apsidala lancettfönstret och projiceras, genom hela skeppet, på den motsatta väggen, vilket skapar ett sällsynt vackert skådespel; samma fenomen upprepas i den tidigkristna kryptan nedanför. Detta innebär att byggnadens orientering (i linje med sommarsolståndet) inte svarar mot de medeltida regler som dikterades av Romkyrkan (som ville att absiden skulle vara riktad mot öster) utan i stället följer de nordiska kulturernas kanon (keltisk-germanska och/eller longobardiska). En lösning på mysteriet skulle dock kunna vara att katedralen har en koppling till Johannes Döparens fest, som infaller den 24 juni, bara tre dagar efter sommarsolståndet.
