Il Duomo non è sempre stato ubicato nella sua attuale posizione. Infatti, prima della signoria Malatestiana esso era collocato all'interno della cittadella rialzata (detta Murata), nell'area oggi occupata dallo sferisterio. Nel 1385 iniziò, per volere di Andrea Malatesta, la ricostruzione in stile romano gotico del duomo, che subì col passare dei secoli diverse trasformazioni, ritornando quindi alle sue forme originarie con l'ultimo restauro della seconda metà del XX secolo.

 

Nel luglio del 1960 papa Giovanni XXIII elevò la cattedrale alla dignità di basilica minore.

 

Nel 1378 Galeotto I Malatesta, appena divenuto signore, aveva stabilito che la cattedrale fosse ricostruita nella contrada Croce di Marmo (dove un tempo sorgeva la chiesa di Sant'Antonio Abate), all'incrocio tra la Via Emilia e l'antica Via del Sale per Cervia (oggi corso Gastone Sozzi).

 

I lavori, iniziati nel 1385, si protrassero per circa un ventennio seguendo il progetto iniziale di un architetto originario di Untervaldo (Svizzera) - per questo conosciuto genericamente con il nome di Maestro Underwalden - che lo ideò secondo lo schema ad Hallenkirche (chiesa a sala), tipico del gotico di area germanica.

 

La chiesa tra il 1443 e il 1456 fu dotata di un campanile su progetto del maestro Maso di Pietro di Lugano e per volontà del vescovo Antonio Malatesta da Fossombrone; quest'ultimo fu una figura centrale nello sviluppo della cattedrale e il suo aspetto generale odierno si deve alle sue sistemazioni. Alla sua morte, lo scultore fiorentino Ottaviano di Antonio di Duccio scolpì la sua arcata sepolcrale e diede inizio a un periodo prospero per l'arte della chiesa, che vide impegnati scultori celebri come i fratelli Giovanni Battista e Lorenzo Bregno da Osteno. A cavallo tra '400 e '500 fu poi completata la parte superiore della facciata, su progetto di Mario Codussi. A fine ’500 il vescovo Gualandi rivide la struttura globale della cattedrale e dedicò il piccolo dipinto di Bartolomeo Ramenghi detto il Bagnacavallo alla Madonna del Popolo.

 

Successivi rifacimenti barocchi caratterizzarono il XVII secolo, mentre a metà '700 la Madonna del Popolo fu definitivamente collocata nella nuova cappella dedicata appunto alla Madonna del Popolo, edificata tra il 1746 e il 1748 su progetto di Pietro Carlo Borboni e affrescata da Corrado Giaquinto tra il 1750 e il 1751.

 

Dopo un ritorno alle origini con l'eliminazione delle aggiunte barocche, tra il 1886 e il 1892 l'architetto Gualandi conferì alla cattedrale un nuovo volto falso gotico. Infine, nel triennio 1957-1960 il restauro definitivo: l'eliminazione delle volte interne neogotiche, un nuovo soffitto, l'eliminazione degli altari ottocenteschi, una nuova cripta e la muratura delle finestre sulla facciata portarono la chiesa all'aspetto attuale, del tutto simile a quello originale.

 

L'esterno dell'edificio colpisce per la sobrietà tipicamente romanica, in laterizio, con otto lesene a interrompere la piatta uniformità della facciata. La parte superiore, progettata da Mario Codussi e di ascendenza veneta, presenta un frontone triangolare, due timpani semicircolari e due pilastrini; al centro si trova una coppia di lesene ornate con un occhio ornato di fregio a serafini.

 

La rimanente decorazione della facciata si limita ad un'iscrizione (a destra del portale) con indulgenza plenaria concessa alla città da papa Pio VI, del 9 luglio 1793, e una nicchia con Madonna col Bambino di Vincenzo Gottardi del 1510.

 

A sinistra della cattedrale, infine, troviamo una statua in bronzo di San Giovanni Battista degli anni ottanta, dello scultore Leonardo Lucchi.

 

Il portale in pietra strombato, a tutto sesto, conferisce maestosità e grazia alla facciata; la tradizione lo vorrebbe proveniente dall'antica chiesa di San Lorenzo e qui posto per volontà di Antonio Malatesta, ma vi sono possibilità che sia originale della fabbrica del Duomo.

 

La porta in bronzo (2000) è opera dello scultore cesenate Ilario Fioravanti e illustra le virtù di San Giovanni Battista: nell'arco sono presenti la Madonna del Popolo con san Mauro e san Vicinio, sotto sono illustrati i Quattro Evangelisti e la glorificazione del Cristo, sui battenti Episodi della vita del santo con incontro col Cristo, nella parte interna delle maniglie troviamo i Santi Francesco d'Assisi, Chiara, Ambrogio e Carlo.

 

Il campanile è situato sul fianco posteriore sinistro del Duomo. Esso fu eretto tra il 1443 e il 1456 su progetto di Maso di Pietro della Val Lugano, venne dotato di una cella campanaria nel 1741 e dell'originale cupoletta nel 1753, fino a raggiungere l'altezza di 72 metri.

 

La struttura interna è a tre navate, con capriate lignee per la centrale e soffitto a crociera per le laterali.

 

In controfacciata, sopra l'ingresso, si può ammirare La Beata Vergine col Bambino, gli angeli, i Santi Mauro e Severo, la città di Cesena e i martiri Eugario, Firmio, Genesio e Concordia di Girolamo Cialdieri (1625, proveniente dalla distrutta chiesa di San Severo), e sopra troviamo una lapide del 1650 con ovale contenente La Vergine e il Bambino e un'iscrizione a ricordo di Pier Giacomo Beccarini, benefattore della Compagnia della Madonna del Popolo; seguono un'Urna di san Mauro in rame del 1645 e, sopra, la Scultura di sant'Antonio Abate della bottega del Bregno (XVI secolo).

 

Nella navata di destra è presente il Crocifisso, in legno, detto di "San Zenone" del XV secolo; poi un'arca sepolcrale, in pietra d'Istria, del vescovo Antonio Malatesta da Fossombrone del 1467 di Ottaviano di Antonio di Duccio; quindi il celebre Altare del Corpus Domini del 1494 di Giovanni Battista Bregno: è questa la massima scultura conservata nella Cattedrale e raffigura il Cristo, San Giovanni Battista, San Giovanni Evangelista, l'Arcangelo Gabriele, l'arcidiacono Carlo Verardi (il committente dell'opera) e il nipote Camillo (un cavaliere pontificio). Continuando, sopra la porta laterale, ammiriamo San Girolamo di Livio Modigliani, segue un paliotto commemorativo del vescovo Augusto Gianfranceschi e i resti della cappella di San Tobia, che oggi è sede del Museo della Cattedrale.

 

Nell'abside sono presenti due grandi quadri di Giuseppe Milani dipinti nel 1782 in onore di papa Pio VI (Nascita e Martirio di san Giovanni Battista); le vetrate, di Nicola Sebastio (1981), effigiano il Magnificat, il Battesimo di Cristo e il Martirio di san Giovanni Battista.

 

La nicchia che introduce nella navata sinistra presenta il frammento di affresco della Santissima Trinità addolorata da San Francesco e dal canonico Cesare Isolani, di Antonio Aleotti del 1509, e il sarcofago di San Severo (1644-1645); seguono l'antichissima Meridiana di Marinace Vescovo, del 1022 proveniente dal vecchio Duomo, e la porta d'accesso alle sacrestie: nella prima sono presenti degli armadi di Fabio Urbino e soffitto a cassettoni del XV secolo, nella seconda si ammira un prezioso lavabo rinascimentale.

 

Ancora sulla navata sinistra troviamo: San Severo venerato da Carlo e Camillo Verardi del Gottardi del 1490, un bassorilievo con Compatrono, i due committenti, due angeli e folla di fedeli, infine segue una porta laterale con un quadro raffigurante la Madonna e Bambino con Sant'Antonio da Padova.

 

Proseguendo troviamo la Cappella della Madonna del Popolo e successivamente un trittico scultoreo con i Santi Cristoforo, Leonardo e Eustachio di Lorenzo Bregno (1514-1517); il battistero infine presenta degli affreschi risalenti al XVI secolo con San Vincenzo Ferreri e San Rocco, infine, il fonte battesimale è del 1541.

 

Nella cripta sono custodite le spoglie di San Mauro, vescovo e patrono della città.

A metà navata (in perfetta corrispondenza con l’Altare del Corpus Domini) scorgiamo la Cappella della Madonna del Popolo di Pietro Carlo Borboni (1746-1748): essa è a pianta quadrata con colonne, agli angoli, in stile corinzio e marmi policromi; sono presenti gli affreschi di Corrado Giaquinto del 1750, nella calotta semisferica c'è La genealogia della Vergine, raffigurante il Paradiso con la Vergine, il bambino Gesù e i personaggi dell'Antico Testamento; nei pennacchi I profeti Baruc, Ezechiele, Isaia e Geremia. L'altare presente del 1882 è stato fabbricato su progetto di Francesco Vespignani e Filippo Viti. Nell'ancona veneriamo La Madonna del Popolo (di Bartolomeo Ramenghi detto il Bagnacavallo, 1520), centro di culto popolare, così denominata dal 1599 per volere del vescovo Camillo Gualandi e del cappuccino Padre Girolamo da Forlì, dove qui fu collocata nel 1683. Gli stucchi della cappella sono di Pietro Martinetti, i preziosi marmi di Giovanni Fabbri (1753-1759), mentre gli angeli in stucco sulle porte laterali sono di Antonio Trentanove (1795-1796). Alcune iscrizioni completano il ricco apparato: due ricordano la visita di papa Pio VI avvenuta nel 1782, una rammenta la visita di papa Giovanni Paolo II dell'8 maggio 1986, un'altra un episodio miracoloso durante la seconda guerra mondiale con protagonista il vescovo Beniamino Socche.

 

In fondo alla navata di destra su una pensilina, si trova l'organo costruito nel 1962 dalla Famiglia Artigiana Fratelli Ruffatti di Padova, che per quanto possibile, curò di utilizzare materiale derivante dal vecchio organo “Laudani e Giudici” del 1898, danneggiato da eventi bellici e posto originariamente in cantoria sopra il portale d'ingresso. La stessa nel 1985 revisionò lo strumento migliorandone il quadro fonico, in modo da aumentare le possibilità espressive dell’organo. Lo strumento possiede N° 2121 canne, 2 tastiere di 61 note ciascuna, pedaliera concavo radiale di 32 note e N° 34 registri (tra cui 26 reali e 8 trasmessi, derivati o prolungati). La trasmissione degli impulsi tra consolle e organo avviene col sistema elettronico multiplex, su un singolo cavo coassiale, che dà, tra l’altro, la possibilità all’organista di memorizzare ben 64 combinazioni diverse di registri.

 

Il 1º giugno 2008, in base a un'antica norma di diritto canonico, l'ex-vescovo di Cesena Antonio Lanfranchi dispose la celebrazione di una messa "riparatrice", a seguito dello scandalo suscitato da una coppia sorpresa in un confessionale della cattedrale nell'atto di consumare un rapporto sessuale.