Importante monumento architettonico, Patrimonio dell'Umanità Unesco, che nella stratificazione degli stili prodotta dai molteplici rimaneggiamenti racchiude gran parte della storia della città. Eretta nel 1184 dall'arcivescovo Gualtiero Offamilio sul luogo di una precedente basilica, trasformata dagli arabi in moschea e restituita di nuovo al culto cristiano dai normanni, sorge sulla piazza omonima. Tra il XIV e il XVI secolo subì continue manomissioni che lasciarono tuttavia inalterate le antiche strutture; tra il 1781 e il 1801 fu oggetto di una radicale trasformazione che, mutando la pianta basilicale in una a croce latina, vi aggiunse le navate laterali e le ali del transetto, e vi impostò la cupola neoclassica. La facciata principale conserva l'aspetto datole nel XIV-XV secolo, con due alte e slanciate torri a bifore e colonnine, arcate cieche appena segnate e arcate ogivali multiple. Il portale mediano, della prima metà del XV secolo, è sormontato da una bifora e porta sulle chiavi delle ghiere interne lo stemma aragonese e quello del Senato cittadino; nell'edicola è una Madonna quattrocentesca. Le settecentesche imposte lignee sono state sostituite da moderni battenti (Filippo Sgarlata, 1961). Sul fronte sinistro della chiesa, un portico gaginesco della metà del '500 è stato inglobato nella ristrutturazione tardo-settecentesca e mostra sul prospetto il portale del 1659. All'inizio del fronte destro avanza tra due torrette un ampio portico, magnifico esempio di gotico fiorito catalano, eretto nel 1429-30 da Antonio Gambara, a tre alte arcate ogivali. Il timpano, ornato da motivi gotici, è aperto da un grande e ricco portale (1426) con bellissimi battenti lignei (1432). Il fronte absidale s’incurva in tre absidi coperte da decorazione tarsica. L'interno, completamente trasformato in gusto neoclassico tra il 1781 e il 1801, è a croce latina, a tre navate divise da pilastri, ciascuno dei quali include quattro snelle colonne di granito provenienti dalla precedente chiesa basilicale. È ricchissimo di opere d'arte, fra le quali si segnalano elementi scultorei di una smembrata tribuna realizzata da Antonello Gagini, ora sistemati nel presbiterio e nel transetto e statue dello stesso Gagini e di Francesco Laurana. Nel 1801 l'astronomo Giuseppe Piazzi collocò nella zona davanti all'altare maggiore una meridiana in ottone lunga 22 m incastonata nella pavimentazione. Si tratta di una 'meridiana a camera oscura' assai diffusa nel Sette e Ottocento in chiese e grandi fabbriche. All'inizio della navata destra sono le famose tombe imperiali e reali, di maestosa semplicità. In fondo alla navata, a destra del presbiterio, è la cappella di S. Rosalia, che custodisce una fastosa urna d'argento massiccio, con le reliquie della Santa, patrona della città. Nel presbiterio un ricco coro ligneo intagliato, di arte gotico-catalana (1466), il trono episcopale, ricomposto in parte con frammenti a mosaico del XII secolo e un candelabro pasquale coevo, con mosaici. Sopra l'altare del transetto sinistro, Crocifisso ligneo del primo '300, opera eccezionale del linguaggio 'gotico-doloroso' di influsso renano, proveniente dalla distrutta chiesa di S. Nicolò la Kalsa. Nella navata sinistra, la settima cappella custodisce una Madonna col Bambino, statua marmorea di Francesco Laurana e aiuti (1469). Per una porticina, a sinistra del transetto destro, si va all'antisagrestia, a destra della quale si accede al Tesoro, qui collocato nel 2006. Sono custoditi smalti bizantini, ricami, oreficerie e oggetti rinvenuti nelle tombe imperiali e reali. La cripta è divisa da colonne di granito in due navate con volte a crociera (XII sec.). La navata anteriore è in parte occupata dal basamento dell'abside della chiesa; dal 1728 vi sono ospitate 23 tombe.