Il duomo fu costruito a partire dal 1185 circa, edificato sopra un precedente edificio sacro, e fu completato con la costruzione del portico nel 1210: in esso aveva lavorato la valente famiglia di architetti e marmorari romani dei Cosmati.

 

Diventata fatiscente nel corso dei secoli, nel Settecento la chiesa fu completamente ristrutturata al suo interno in forme barocche: è di quest'epoca la trasformazione da chiesa a tre navate a chiesa ad un'unica navata con cappelle laterali comunicanti tra loro.

 

Una targa in marmo posta all'esterno dell'edificio ricorda che l'11 luglio 1770 Wolfgang Amadeus Mozart soggiornò a Civita Castellana ed ebbe occasione di suonare l'organo di domenica mattina durante la funzione liturgica.

 

La facciata dell'edificio è preceduta da un portico duecentesco. Nell'architrave era inserita una fascia mosaicata con scritta in oro, di cui restano solo pochi frammenti.

 

Sui due pilastri dell'arco e su quelli alle estremità del portico sono riportati, scolpiti nel marmo, i simboli dei quattro evangelisti, mentre al centro dell'arco è la figura dell'Agnello, simbolo di Gesù Cristo.

 

Tre sono le porte di accesso alla cattedrale. La porta centrale monumentale è incastonata tra quattro colonne corinzie, di cui due poggiano su leoni di marmo; sotto il leone di destra è rappresentata una figura umana (un bambino), simbolo del fedele che entra in chiesa. Le due porte laterali lunettate hanno motivi ornamentali cosmateschi; nella lunetta sopra la porta di destra è raffigurato Cristo benedicente.

 

Sotto il portico sono inoltre disposti cippi, lastre, capitelli, lapidi e una preziosa ara romana con rilievi ornamentali.

 

Affianca l'edificio un bel campanile romanico.

 

La chiesa è ad un'unica navata, con cappelle laterali comunicanti fra loro, terminante in un transetto che precede il presbiterio rialzato, sotto il quale è posta la cripta. La maggior parte del pavimento dell'edificio è in stile cosmatesco. Sei sono le cappelle che si aprono sulle navate laterali.

 

Ai lati del transetto vi sono due monumentali altari barocchi: quello di destra è dedicato alla Madonna della luce ed incorpora un affresco dell'XI secolo; l'altare di sinistra è dedicato alla Madonna del rosario ed in esso campeggia una tela del XVI secolo circondata da quindici quadretti raffiguranti i misteri del rosario.

 

Nel presbiterio rialzato si trova una delle opere di maggior pregio di tutta la cattedrale. L'altare maggiore infatti è costituito da un sarcofago romano del IV secolo, di impronta cristiana, in cui sono raffigurati, in sette nicchie, episodi biblici: esternamente due episodi dell'antico testamento (il Sacrificio di Abramo e Daniele che uccide il serpente), mentre nelle cinque nicchie centrali sono raffigurati episodi del nuovo Testamento (la predizione del tradimento di Pietro, la guarigione del paralitico, la consegna delle chiavi a Pietro, la guarigione dell'emorroissa ed il miracolo delle nozze di Cana).

 

In fondo al presbiterio, sopra il coro ligneo, è posta una tela di Pietro Nelli raffigurante la Madonna annunziata, mentre ai suoi lati due affreschi raffiguranti la Risurrezione di Giovanni ed il Martirio dei santi Giovanni e Marciano.

 

Da una porta sul lato sinistro del presbiterio si accede all'Oratorio del Cuore di Maria, edificato come cappella nel XIV secolo.

 

Sulla cantoria in controfacciata si trova l'organo a canne, costruito nel 1890 dai Fratelli Aletti; profondamente modificato nel 1961-1962 con un intervento della ditta Paoli, è stato ricondotto alle caratteristiche originarie da Barthélemy Formentelli nel 2002.

 

Lo strumento è racchiuso all'interno di una cassa lignea barocca riccamente scolpita risalente al XVIII secolo; essa presenta una mostra composta da canne di principale con bocche a mitria disposte in tre cuspidi all'interno di altrettanti campi. La consolle è a finestra ed ha un'unica tastiera e pedaliera; l'organo ha 37 registri per un totale di 1294 canne.