Sankt Johannes Evangelist-katedralen er den vigtigste kirke i byen og den bygning, hvorfra legenden om Sansepolcro's oprindelse stammer. Den første opførelse af Sansepolcro-katedralen stammer fra første halvdel af det 11. århundrede og er dedikeret til de fire evangelister og den hellige grav: Ifølge traditionen blev relikvierne fra Kristi grav transporteret hertil fra det hellige land af to pilgrimme, Aegidius og Arcaneus. På samme tid blev der også grundlagt et kloster på foranledning af kejser Henrik II, som senere blev udvidet i 1100 og beboet af kamaldulermunke fra midten af det 12. århundrede.
I 1520 blev bispedømmet Sansepolcro oprettet på pave Leo X's foranledning og adskilt fra bispedømmet Città di Castello; klosteret blev dengang den lokale katedral og blev viet til Sankt Johannes Evangelisten, byens skytshelgen. Siden 1986 er kirken blevet medkatedral for det nye bispedømme, som den er en del af, sammen med byerne Arezzo og Cortona.
Kirken har en basilikaplan fra det 14. århundrede med tre skibe; skibet er dækket af et bindingsværksloft (resultatet af en restaurering fra 1934-1943), mens sideskibene har krydshvælvinger. Ud over højalteret er der seks andre altre, hvoraf de fire er placeret i sideskibene, et i det hellige ansigts kapel og det sidste for enden af det højre sideskib.
Katedralens indre rummer værdifulde værker af lokale kunstnere, bl.a. det hellige ansigtskrucifiks fra Karl den Stores tid, polyptykken af opstandelsen, terrakotta-tabernaklet af Andrea della Robbia, Kristi himmelfart af Perugino m.m.
