La iglesia de S. Martino, centro de la espiritualidad lucchese y etapa fundamental de la Vía Francígena, fue fundada en el siglo VI por San Frediano, obispo originario de Irlanda, y ya en el siglo VIII se había convertido en una catedral en lugar de la antiquísima SS. Giovanni e Reparata. A lo largo de los siglos sufrió varias renovaciones: en 1070 el obispo de Lucca Anselmo da Baggio, ya Papa Alejandro II, inauguró en presencia de Matilde de Canossa el nuevo edificio, que fue ampliado en los siglos XIV y XV y completado en los siglos XVI y XVII con las capillas del Sacramento y del Santuario. La fachada románica llama la atención por su asimetría: un arco del pórtico, construido en el siglo XII, es más pequeño debido al campanario preexistente, de 60 m de altura y equipado con 7 campanas. Las logias superpuestas en pequeñas columnas esculpidas e historiadas, hechas a partir de 1204 por Guidetto da Como, tienen incrustaciones de mármol de dos colores. Los tres portales están enmarcados por una rica decoración escultórica, que incluye el Ciclo de los Meses, las Historias de San Martín y dos obras maestras de Nicola Pisano, la Deposición y el arquitrabe con la Anunciación, la Natividad y la Adoración de los Reyes Magos. En el pilar detrás del campanario se encuentra la fascinante escultura del laberinto, un símbolo vinculado al tema de la peregrinación y por esta razón también presente en otras iglesias a lo largo de la Vía Francígena. El interior de cruz latina con tres naves y crucero sorprende por la atmósfera gótica de la alta nave central que mezclando ventanas de vidrio historiadas a falsas matronas con elementos románicos, crea un conjunto particularmente sugerente. La iglesia alberga verdaderas obras maestras, como el monumento funerario de Ilaria del Carretto, la Sagrada Conversación de Ghirlandaio, la Última Cena de Tintoretto y el retablo de Frey Bartolomeo. El verdadero "tesoro" de la catedral, sin embargo, sigue siendo el Volto Santo, el crucifijo de madera que según la leyenda fue tallado por Nicodemo y los ángeles y que a través de los siglos sigue transmitiendo un fuerte sentido de espiritualidad.
