Edificata su un'antica costruzione romana intorno all'857, ha subito diverse trasformazioni secondo lo stile romanico. Verso la fine del XV secolo, lo stile della cattedrale viene adeguato ai canoni architettonici dell'epoca. Prospero Sogari, detto il Clemente, è lo scultore che ne cura l'esecuzione rimasta però incompleta. Opere sue sono le statue raffiguranti Adamo ed Eva poste sul portale centrale, mentre ai lati tra fasce di marmi che ricoprono le superfici mediane della facciata entro le nicchie vi sono i Santi Crisanto e Daria e i Santi Venerio e Gioconda, compiuti dal Clemente e dalla sua bottega tra il 1572 e 1580.

Nella torre, sulla facciata, domina la statua della Madonna col Bambino con i coniugi Fiordibelli (benefattori) in lastre di rame a sbalzo dorato, capolavoro di arte orafa eseguito dal reggiano Bartolomeo Spani. L'intero Duomo conserva cappelle rivestite di marmi pregiati e finemente scolpiti. Di rilievo: il sepolcro di Orazio Malaguzzi (a destra dell'ingresso) eseguito dal Clemente, il monumento funebre di Valerio Malaguzzi (del 1510) opera di Bartolomeo Spani (terza cappella sul lato destro), il sepolcro Rangoni (sempre del Clemente) e la Cappella Fiordibelli, con l'Assunzione di Maria Vergine San Pietro in cattedra e San Girolamo (1626) di Giovanni Francesco Barbieri detto il Guercino.

All'interno della Cattedrale, la Cripta risale al XII o XIII secolo. Caratterizzata da volte a crociera, sostenute da 42 colonne con capitelli frammentari, per lo più quattrocenteschi (due recano la data del 1491, ma anche più antichi), la parte più antica contiene l'altare con l'arca e i corpi dei Santi Martiri Crisanto e Daria.

La Basilica possiede un importante Tesoro, che è custodito in un'apposita Cappella affrescata da Marcantonio Franceschini nel 1701 coadiuvato da Luigi Quaini. Si menzionano, tra altri oggetti, il Busto di San Prospero, in argento, di Nicola Sampolo (1623), ed una Croce astile di Gianandrea Spani, del 1540. In sagrestia, di solito non visitabile, sono diversi dipinti, tra cui l'Assunzione della Vergine di Tommaso Laureti e Ludovico Carracci.