S. Lorenzo vardu pavadinta katedra buvo pastatyta XII a.Romaniškomis formomis, senovės parapijos, kurios įrašai datuojami 850 m., vietoje. 1181 m. popiežius Aleksandras III (1159-1181) buvo pripažintas pagrindine Viterbo ir Tuscia bažnyčia, kad gautų tik keletą metų po oficialios Vyskupų kėdės koncesijos.
Iki XIII a. vidurio katedra užėmė dar didesnę reikšmę: popiežių buvimas Viterbo mieste ir rezidencija garsiuose popiežiaus rūmuose, pagamintuose iš Katedros, religinių įvykių ir politinio sukilimo teatro, taip pat Švabijos Konradino ekskomunikacija ir septynių popiežių karūnavimas. Šventykla buvo pastatyta pagal įprastą Bazilikos tipologiją su trimis navomis, kurias sudarė tiek pat apsų (centrinė, labai atsirandanti, palyginti su šoninėmis); prie šio augalo, aiškios romaninės matricos, 1192 m.buvo pridėtas transeptas, mažesnio aukščio nei vidurinė Nava. Vidinė erdvė, harmoninga ir monumentali, buvo ir vis dar yra pažymėta dviem arkų eilėmis tiesiai iš kolonų su smulkiai iškirptomis pipirų sostinėmis.
Pastarieji yra vertingas produktas, kurį sukūrė vietiniai darbuotojai, kurie piktinosi, tuo pačiu skaitydami jį asmeniniu ir gyvu būdu, Šiaurės meistrų pamoka, esanti Viterbo nuo vienuolikto amžiaus pabaigos. Varpinė pastatyta XIII a. pabaigoje jau aiškiai Gotikinėmis formomis; pastatyta keturių dvynių mūrinių langų ordinų, ji nukentėjo nuo Toskanos bažnyčios pamatų akmeninės bichromijos poveikio (XV a. viduryje buvo pridėta kušetė). Tačiau originalus katedros išplanavimas buvo iš esmės pakeistas ne kartą vykusiomis intervencijomis, kurios iš dalies panaikino romaninio stiliaus skenavimo linijas ir sunaikino originalų fasadą, papuoštą trimis rozetėmis (vienas iš jų buvo iš naujo surinktas dešinėje bažnyčios pusėje, o kitas buvo pakviestas į darbą vyskupo rūmų sienoje). Dabartinis prospektas, apšviestas trimis simetriškai išdėstytais oculi, yra 1570 m.atlikto viso rekonstrukcijos rezultatas.Katedros viduje saugomi įdomūs vaizdiniai gabalai, tokie kaip apse srities freskos, būdingos dviejų šimtų pabaigoje, keturiolikto amžiaus, kurie vis dar lieka kairėje nuo įėjimo, ir ašaros, kurios atitinka dalį virš įėjimo į baptisteriją. Galiausiai verta paminėti lentelę su vadinamąja Carbonara Madona, kuri yra būdinga XII a.; puikus krikšto šriftas, Pagamintas iš Carrara marmuro, Pagamintas XV a. pabaigoje, Maestro Francesco iš Ancona; popiežiaus Jono XXI sarkofagas (1276-1277), vienintelis popiežius Portugalų kalba, netgi paminėtas Dante rojuje; gražus pagrindinio altoriaus paveikslas su S. Lorenzo paveikslu, pastatytas Giovan Francesco Romanelli XVIII a. pirmoje pusėje ir dešimt plytelių, kurios puošia navos sienas.