La première citation du complexe documentée est de 969 quand fut nominée l’ecclésia en honneur Beatae Virgins Mariae constructa. En 1584, selon la description d’une visite pastorale, l’église devait avoir pris la structure qui encore aujourd’hui on peut voir. En 1606 à la suite de l’écroulement du toit, fut reconstruite au-delà de la couverture, l’abside et le maître-autel.
Ce fut dans le cours de ce siècle que la structure perdit les traces de son aspect médiéval. À la moitié du dix-huitième siècle l’architecte Massari fut chargé de la réorganisation de l’intérieur. La cathédrale se présente avec trois nefs avec des colonnes en pierre. Près du maître-autel on peut apprécié deux anges de Giuseppe Bernardi ; le font baptismal daté 1491 porte le blason de la Reine Cornaro qui l’ordonna à l’architecte Francesco Graziolo. On y trouve ensuite deux importants retables de Lorenzo Lotto et de Jacopo Da Ponte. La façade externe est due à une intervention portée à terme en 1889 d’après un projet de Pietro Saccardo qui juxtapose le parement visible à la vieille façade.