A Catedral com o nome de S. Lorenzo foi construída no século XII em forma românica, no local de uma antiga paróquia cujos registros datam de 850. Em 1181 foi reconhecida como a principal igreja de Viterbo e Tuscia pelo Papa Alexandre III (1159-1181), para obter apenas alguns anos após a concessão oficial da Cátedra Episcopal.
Por meados do século Xiii, a catedral assumiu uma importância ainda maior: a presença dos papas, em Viterbo, e residente no famoso palácio papal, feita a catedral, o teatro de eventos religiosos e políticos de alvoroço, e como a excomunhão de Conradin da Suábia, e a coroação de sete papas. O templo foi erigido de acordo com a tipologia habitual da Basílica, com três naves concluídas por um número igual de absides (o central muito emergente em comparação com os laterais); a esta planta, de clara matriz românica, em 1192 o transepto foi adicionado, de altura inferior à nave mediana. O espaço interno, harmonioso e monumental, era, e ainda é, marcado por duas filas de Arcos direitos a partir de colunas com maiúsculas de pimenta finamente esculpidas.
Estes últimos são um produto valioso desenvolvido pelos trabalhadores locais, que se ressentiram, enquanto relê-lo de uma forma pessoal e animada, a lição dos Mestres nórdicos presentes em Viterbo desde o final do século XI. A torre sineira foi construída no final do século xiii, em formas já distintamente Gótico; pontuada por quatro ordens de duas janelas gradeadas, ele sofreu as sugestões causado pelo efeito da pedra bichromia da Toscana igreja fundações (cusp foi adicionado no meio do décimo quinto século). O layout original da catedral foi, no entanto, profundamente alterado pelas intervenções que ocorrem repetidamente no tempo, o que cancelado, em parte, mais nítidas as linhas de varredura do românico e destruiu a fachada original decorado com três rosetas habilmente perfurado (um deles foi remontado no lado direito da igreja, e outro foi chamado para trabalhar em uma parede do palácio do bispo). O atual prospeto, iluminado por três oculi simetricamente dispostos, é o resultado da reconstrução total realizada em 1570.Dentro da catedral preserva interessante pictórica peças, como os afrescos da abside área, inerente no final da década de duzentos, aqueles do século xiv, que ainda permanecem à esquerda da entrada e as lágrimas que qualificam a parte acima da entrada para o batistério. Merece, finalmente, para ser mencionada a tabela com o chamado Madonna de Carbonara, que é inerente ao século XII; o esplêndido pia batismal feita de mármore de Carrara, no final do século Xv, pelo maestro Francesco de Ancona; o sarcófago do papa João XXI (1276-1277), o único papa português, mencionada por Dante no Paraíso; a bela pintura do altar-mor com a imagem de S. Lorenzo, construído por Giovan Francesco Romanelli, na primeira metade do século XVIII, e os dez azulejos que adornam as paredes da nave.