Venne costruito alla fine dell’XI secolo sui resti della basilica invernale di S. Maria Maggiore.

A pianta centrale è costituito da due corpi cilindrici sovrapposti in pietra: l’ambulacro circolare mostra le entrate originarie più basse rispetto al piano cittadino attuale ed è aperto da grandi finestroni arcuati, mentre il tamburo superiore presenta finestre più piccole ed è alleggerito da lesene e archetti in cotto a coronamento, sui quali poggia il tetto.

L' ingresso da piazza Paolo VI venne aperto nel 1571, ma l'attuale portale venne rifatto nel 1708, dopo il crollo della torre campanaria che lo sovrastava. L'interno presenta un vano centrale circondato da un deambulatorio e coperto da una grande cupola emisferica dalla struttura maestosa; la zona presbiteriale rialzata venne aggiunta alla fine del XV secolo.

Tra le opere più importanti della chiesa: il sarcofago del vescovo Berardo Maggi (1308) all’ingresso della chiesa in marmo rosso di Verona, notevole esempio di scultura dei maestri campionesi; dipinti di Moretto, fra i quali l' Assunta (1526) dietro la cappella maggiore del presbiterio e il capolavoro  San Luca, San Marco, Elia dormiente (1533-1534); opere di Gerolamo Romanino: Raccolta della manna e Acqua zampillata dalla roccia, due dipinti locati vicino alla balaustra nella cappella laterale destra del presbiterio, detta del Santissimo Sacramento, e, nella parete di fronte alla cappella, la grande tela di Francesco Maffei Traslazione dei corpi di alcuni santi.

Di particolare importanza anche il tesoro custodito nella cappella sinistra del presbiterio, detta delle Sante Croci, costituito tra l'altro dalla stauroteca in avorio, opera di oreficeria lombarda dell' XI secolo, e la Croce del Campo, del X secolo, che veniva issata sul Carroccio. Sotto al presbiterio, con accesso da due scalette, si accede alla cripta di San Filastrio, di epoca romanica (IX-XI sec.) a cinque navatelle terminanti in tre absidiole; appartenente alla prima basilica, e fu costruita riutilizzando abbondante materiale di recupero romano.