Vendosja e gurit të parë, i bekuar nga Papa Nikolla IV dhe i ulur në zonën e kishës së vjetër katedrale të S. Maria dhe kapitularit të S. Costanzo, daton në vitin 1290. Projekti fillestar, i përpunuar nga arkitekti i parë i Katedrales, mbeti i panjohur, parashikonte një plan bazilikë me tre nefet me gjashtë kapela anësore gjysmërrethore në secilën anë, një transept me qemer kryq jo të dalë dhe një absidë gjysmë cilindrike.Pasi u ndërtuan nefet dhe transepti, kur muret kishin arritur në nivelin e çatisë, ndodhi një moment kritik për kantierin, i zgjidhur me thirrjen e Lorenzo Maitanit në Orvieto. I justifikuar zyrtarisht nga paqëndrueshmëria e supozuar e mureve të transeptit, në realitet ndërhyrja e arkitektit sienez shkoi përtej sferës thjesht teknike dhe shprehu një ndryshim të thellë në shije dhe program artistik, i cili i kishte rrënjët në kontekstin më të gjerë të historisë politike dhe shoqërore të Qyteti.Duke ndryshuar unitetin harmonik dhe vazhdimësinë e arkitekturës primitive të Katedrales, Maitani ndërtoi strukturat mbështetëse të padobishme dhe "të shëmtuara": mbështetëse, shtylla, mbështetëse fluturuese dhe, pasi përqendroi vëmendjen në dekorimin e pjesës së poshtme të fasadës, ai modifikoi pjesën e sipërme duke projektuar tretësirën trikuspidale.faqosja origjinale e katedrales u modifikua më tej nga zëvendësimi i absidës gjysmërrethore me tribunën aktuale katrore (1328-1335); ndërmjet viteve 1335 dhe 1338, transepti ishte i harkuar dhe më pas, në hapësirat e krijuara midis konforteve dhe mureve, Kapela Korporale (1350-1356), Sakristia e re (1350-1365) dhe Nuova ose S. Brizio (1408-1444). ).Pas Maitanit, i cili vdiq në 1330, mjeshtër të shumtë ndërtues morën drejtimin e punimeve:djali i tij Vitale, Niccolò Nuti (1331-5), Meo Nuti (1337-9), përsëri Niccolò (1345-7), Andrea Pisano (1347-8), Nino Pisano (1349), ndoshta Matteo di Ugolino da Bologna (1352 -6), Andrea di Cecco da Siena (1356-9), Andrea di Cione i njohur si Orcagna (1359-80), i cili projektoi dritaren e trëndafilit, dhe arkitektë të tjerë sienazë, duke përfshirë Antonio Federighi (1451-6), të cilin ai e prezantoi Format e Rilindjes me futjen e dymbëdhjetë nishave në fasadë.Në vitet 1422-5 u ndërtua shkalla e jashtme me mermer të bardhë dhe të kuq; rreth tridhjetë vjet më vonë trupi i ndërtesës u përfundua me përfundimin e çatisë së tribunës dhe kapelave.Arritjet e shekullit të gjashtëmbëdhjetë:në shekullin e gjashtëmbëdhjetë. një dëshirë për rinovim, duke thyer përputhjen me projektin e shekullit të katërmbëdhjetë, përcaktoi një shndërrim të thellë të Katedrales në një kishë të kundërreformuar, sipas diktatit të Këshillit të Trentit dhe shijes manieriste. Kundërfasada dhe nefet anësore u zbukuruan me llaç, afreske, altar, të gjitha elementet e parashikuara, së bashku me statujat e mermerit të vendosura në të gjithë kishën, nga një program unitar stilistik dhe ikonografik i përpunuar dhe ekzekutuar, ndër të tjera, nga: Raphaeli nga Montelupo. , Federico dhe Taddeo Zuccari, Girolamo Muziano, Simone Mosca dhe nga Orvieto Ippolito Scalza dhe Cesare Nebbia.Gjithashtu në vitet 1500, dyshemeja u ripunua dhe u përfundua fasada, e cila dy shekuj më vonë u privua nga mozaikët më të vjetër, duke u zëvendësuar me kopje.
