A cagliari székesegyház, hivatalosan a Santa Maria Assunta és Santa Cecilia székesegyház, Cagliari fő istentiszteleti helye. Cagliariba érkezve repülővel lehetetlen nem észrevenni a kupoláját. A Santa Maria székesegyház, a város szimbolikus istentiszteleti helye a Bonaria bazilikával együtt, impozáns tömegével a Castello negyed fölé magasodik, amelyet a Palazzo Regio és az ősi Palazzo di città szegélyez. A 35 méter hosszú, 34 méter széles és 32 méter magas templom gótikus-román stílusban épült. 1255 óta ismert: ez volt a székesegyház, amelynek védőszentje Szent Cecília volt (később Szent Máriáról nevezték el). A 13. és 14. század között a pisaiak kibővítették, de a jelenlegi megjelenése a négy évszázadon át tartó katalán-aragóniai beavatkozások eredménye. Az 1900-as évek elején egy függelékkel: a luccai és pisai székesegyházak által inspirált, 1704-ből származó barokk márványhomlokzatot lebontották abban a hiú reményben, hogy megtalálják az alatta lévő középkori homlokzatot. Helyére 1931-ben egy neoromán márványépítményt emeltek.
A barokk formák az 1669-74 közötti ötéves időszak munkálataiból származnak: a templomhajó kibővítése és az új, magasabb tető és a híres kupola alátámasztására szolgáló pillérek építése. A munkálatok a katedrálisnak magasba törő megjelenést kölcsönöztek, fokozva annak fenségét. Az eredeti pisai alaprajzból megmaradt a harangtorony, az ellenhomlokzat, a kereszthajó körítőfalai és a két oldalportál.
A templom alaprajza latin kereszt: három hajó és kereszthajó, márványpadló és olyan művekkel gazdagított kápolnák, mint az ezüst tabernákulum és a Szent Tövis. A templomhajó falának támaszkodva áll Guglielmo szószéke, a pisai székesegyház számára faragott szószék, amelyet később Cagliariba helyeztek át (1312). Ugyancsak nagy értéket képvisel a Madonna és gyermeke, egy aranyozott faszobor (14. század), Giovanni Mameli ezüst lámpája (1602) és Filippo Figari központi mennyezetfestményei.
Az oltár alatt található a Mártírok szentélye, egy sziklába vájt kripta (1618), amelyben 192 ereklye található, amelyek fülkékben vannak elhelyezve, cagliari és szicíliai mesterek munkái. A székesegyház kincseit a sekrestyében őrzik: VII. Kelemen triptichonját, amelyet egy flamand műhelynek tulajdonítanak (15. század), a nápolyi művészek által készített Retablo dei Beneficiati-t és a palermói ezüstművesek csodálatos antependiumát.
