L'église de S. Martino, centre de la spiritualité de Lucques et étape fondamentale de la Via Francigena, a été fondée au VIe siècle par San Frediano, un évêque originaire d'Irlande, et dès le VIIIe siècle, elle était devenue une cathédrale à la place de la très ancienne SS. Giovanni e Reparata. Au fil des siècles, il a subi diverses rénovations : en 1070, l'évêque de Lucques Anselmo da Baggio, déjà pape Alexandre II, a inauguré en présence de Mathilde de Canossa le nouveau bâtiment, qui a ensuite été agrandi aux XIVe et XVe siècles et complété aux XVIe et XVIIe siècles par les chapelles du Sacrement et du Sanctuaire. La façade romane frappe par son asymétrie : un arc du portique, construit au XIIe siècle, est plus petit en raison du clocher préexistant, haut de 60 m et équipé de 7 cloches. Les loggias superposées sur les petites colonnes sculptées et historiées, réalisées à partir de 1204 par Guidetto da Como, ont des incrustations de marbre bicolore. Les trois portails sont encadrés par une riche décoration sculpturale, comprenant le Cycle des Mois, les Histoires de Saint Martin et deux chefs-d'œuvre de Nicola Pisano, la Déposition et l'architrave avec l'Annonciation, la Nativité et l'Adoration des Mages. Sur le pilier derrière le clocher se trouve la fascinante sculpture du labyrinthe, symbole lié au thème du pèlerinage et pour cette raison également présent dans d'autres églises le long de la Via Francigena. L'intérieur en croix latine à trois nefs et transept étonne par l'atmosphère gothique de la haute nef centrale qui, mêlant vitraux historiés, fausses matrones et éléments romans, crée un ensemble particulièrement suggestif. L'église abrite de véritables chefs-d'œuvre, dont le monument funéraire d'Ilaria del Carretto, la Conversation sacrée de Ghirlandaio, la Cène de Tintoret et le retable de Fra' Bartolomeo. Le véritable "trésor" de la cathédrale reste cependant le Volto Santo (Sainte Face), le crucifix en bois qui, selon la légende, aurait été sculpté par Nicodème et les anges et qui, à travers les siècles, continue à transmettre un fort sentiment de spiritualité.
