La Cattedrale lunga m. 35 sino al coro, larga m. 34 nei transetti e alta m. 32 nella cupola.

Costruita in forme gotico-romaniche, fu poi ridotta in forme tipiche del barocco genovese, da Domenico Spotorno, con la collaborazione di scalpellini liguri (Solario e Aprile), dal 1669 al 1674. L'arcivescovo Pietro De Vico (1657-1676) comand i lavori di restauro.

La facciata esterna stata ricostruita in forme pisano-lucchesi con pietra calcarea del colle di Bonaria nel 1931 dall'architetto Francesco Giarrizzo. Gli elementi originali rimasti sono: i bracci dei transetti con i due rosoni; il portale del transetto destro con architrave sull ' ingresso centrale e decorazioni a foglia d ' acanto, la facciata interna e la torre del campanile.
All ' interno, ai lati del portale centrale, sono situati due pulpiti derivati da un unico ambone (1158 - 1162), opera di Maestro Guglielmo di Innsbruck, eseguito per il Duomo di Pisa, che lo don alla Cattedrale nel 1312. Meritano attenzione pure una Madonna col Bambino, scultura lignea dorata, di scuola veneta, della seconda met del XIV, e le due cappelle gotiche del transetto risalenti al XIII secolo. Nella cappella del SS. Sacramento  possibile ammirare un importante pezzo di oreficeria d ' argento, la lampada pensile di Giovanni Mameli (1602), uno dei primi esempi di arte barocca locale. Sotto il presbiterio, situato invece il santuario dei Martiri o Cripta dell'Arcivescovo Francisco Desquivel, scavato nella roccia, con decorazioni di stucco barocche, di tipo siciliano, risalente al 1618, una sorprendente e rara opera nel panorama isolano. La sacrestia rivela un tipico sistema di volte a crociera del XV, secondo i pi tradizionali canoni catalano - aragonesi. Direttamente collegato con il transetto meridionale della Cattedrale il Museo del Duomo, nel quale viene conservato gran parte del tesoro della Cattedrale, tra le cui opere spiccano il Trittico di Clemente VII, attribuito ad una ignota bottega fiamminga attiva nel XV secolo, trafugato durante il sacco di Roma del 1527 e donato dal Papa alla citt di Cagliari con la promessa di esporlo, assieme alla Sacra Spina durante l ' annuale festivit dell ' Assunta, il giorno 15 agosto. Di notevole significato artistico - religioso sono pure il Retablo dei Beneficiati, realizzato da una serie di artisti napoletani di scuola Raffaellesca, sbarcati a Cagliari e ospitati nella bottega di Pietro Cavaro nel 1527, e il meraviglioso paliotto ( in questo specifico caso la pala che ricopriva anteriormente l'Altare maggiore ), opera di due argentieri palermitani Andrea De Amato e Francesco La Rosa che lo realizzarono a partire dal 1650. Il paliotto celebra alcuni significativi santi della Sardegna e mostra sia lo stemma della citt di Palermo (l ' aquila felix) che l ' iconografia di Santa Cecilia con l ' organo, riferimento chiaro alla Cattedrale cagliaritana ma motivo molto diffuso in Sicilia, in particolare nelle chiese delle province di Catania  e Messina. 

 

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