Auf der Piazza Gabriotti, im Zentrum der Stadt, erhebt sich seit dem 11. Jahrhundert der Dom von Città di Castello. Die romanische Kirche wurde einer Überlieferung zufolge auf den Überresten eines früheren heidnischen Tempels erbaut und in ihrer langen Existenz dreimal geweiht, zuerst San Lorenzo und dann den Schutzheiligen der Stadt, Florido und Amanzio.
In seiner jetzigen Form ist das Gebäude das Ergebnis mehrerer Renovierungen. Die erste Erweiterung erfolgte 1356, dann wurde der Dom zwischen dem fünfzehnten und sechzehnten Jahrhundert unter der Leitung von Elia di Bartolomeo weiter renoviert.
Die noch unfertige Fassade stammt aus den Jahren 1632-46 und wurde von Francesco Lazzari entworfen. Von den alten Phasen enthält die Kathedrale noch den zylindrischen Glockenturm im Stil von Ravenna aus der Romanik und das linke Tor, das mit gedrehten Säulen verziert ist, die auf der Gotik zugeordnet werden können.
Die imposante Zugangstreppe ist neuer und stammt aus dem achtzehnten Jahrhundert.
Der Grundriss hat die Form eines lateinischen Kreuzes mit einem einzigen Kirchenschiff und Seitenkapellen, die einige bemerkenswerte Kunstwerke enthalten: In der Kapelle des heiligen Paulus befinden sich „Der Sturz des Heiligen auf dem Weg nach Damaskus“ (von Niccolò Circignani, als Pomarancio bekannt, Ende des 16. Jahrhunderts) und die „Verklärung“ von Rosso Fiorentino (1530).
Das Presbyterium ist durch einen schönen Holzchor verziert, der in der Mitte des 16. Jahrhunderts mit Einlegearbeiten versehen und geschnitzt wurde. Der Besuch der Kathedrale endet stets in der darunter liegenden Krypta, die auch Untere Kathedrale genannt wird und die über eine Seitentreppe zugänglich ist. Dort befindet sich ein alter Steinsarkophag mit den Reliquien der Schutzheiligen.