Questa chiesa francescana ispirata ai canoni propri dell'architettura umbra - piuttosto rari nella regione – costituisce non solo il principale monumento cittadino, ma anche una delle più alte espressioni architettoniche di tutto il Salento.<br>L'edificio, voluto da Raimondello Orsini-Del Balzo come luogo di culto latino per quella parte della popolazione che non parlava greco, venne iniziato nel 1384 e terminato nel 1391, come ricorda la data scolpita nel portale di sinistra. Caratteristica è la sua facciata a tre cuspidi, con coronamento ad archetti secondo i modi del romanico pugliese, nella quale si aprono un rosone, che reca lo stemma del committente, e tre portali. Quello centrale (1397), fiancheggiato da colonne su leoni con mensole zoomorfe, è decorato da tre cornici scolpite da fitti intagli e da un'architrave a bassorilievo che raffigura Cristo e gli apostoli. Più che la singolarità dell'impianto architettonico, a tre navate divise da deambulatori, l'ampiezza dei volumi o lo slancio della navata centrale, colpisce all'interno della chiesa la straordinaria ricchezza dell'apparato decorativo, che dispone lungo le pareti, nei sottarchi e sulle volte importanti cicli pittorici, senza eguali in tutta la regione. Probabilmente opera di anonimi artisti provenienti dall'Italia centrale, seguaci della scuola giottesca mediata però da influenze napoletane, i preziosi affreechi, divisi in ben 150 scene, vennero eseguiti nella prima metà del XV secolo. Sulle pareti accanto all'ingresso principale (prima campata) e in controfacciata si trova il ciclo dell'Apocalisse, che raffigura le scene conclusive del libro di S. Giovanni. Segue, nella volta della seconda campata, il ciclo della Chiesa, con allegorie che rappresentano i sette Sacramenti. Le pareti della stessa campata riportano invece il ciclo della Genesi, il cui linguaggio figurativo risulta di chiara ispirazione giottesca. Gli affreschi della terza campata raffigurano in 29 scene la Vita di Cristo, mentre a metà della navata destra, in corrispondenza della cappella Orsini, sono dipinti episodi della Vita della Vergine, illustrati anche secondo il Vangelo apocrifo di S. Giacomo.<br>Sulle pareti del presbiterio, infine, si dispongono 17 splendidi episodi della Vita di S. Caterina d'Alessandria, con evangelisti e dottori della Chiesa nelle volte. Affreschi minori e alcune sinopie si trovano nella navata sinistra.<br>Oltre agli affreschi meritano attenzione all'interno della chiesa i capitelli figurati delle colonne a fascio, che presentano intrecci, foglie, palmette, figure umane e zoomorfe. Alla parete sinistra del presbiterio è il monumento funebre di Raimondello Orsini-Del Balzo, con la figura giacente del defunto in abito francescano e la sua statua inginocchiata sopra il sarcofago. Nella luminosa abside ottagonale, aggiunta nel 1460, è invece custodito il monumento funebre di Giovanni Antonio Orsini-Del Balzo, figlio di Raimondello, simile nel sarcofago a quello del padre ma sormontato da una fastosa edicola.<br>Al fianco sinistro della chiesa si addossa il semplice chiostro, ingenuamente affrescato nel XVIII secolo. Nel refettorio è alloggiato il Museo della Basilica.