In questo luogo venne costruita una chiesa preesistente nell'VIII secolo, ma nel 1348 fu gravemente danneggiata da un violento terremoto. Ulteriori danni li subì con il terremoto dell'8 agosto 1364. A metà del XV secolo venne affidata a Bartolomeo delle Cisterne, per la sua ricostruzione in stile gotico veneziano. Nel 1480 però l'architetto morì solo 30 anni dopo circa venne affidata a Pietro Lombardo, che realizzò l'attuale duomo in stile misto gotico-veneziano e rinascimentale. Alla fine del XVIII secolo gli architetti Giorgio Massari e Bernardino Maccaruzzi ne realizzarono un'ampia ristrutturazione interna. Nel giugno del 1909 papa Pio X la elevò al rango di basilica minore.
L'interno è suddiviso in tre navate: quella centrale con volta a botte, mentre le due laterali a crociera. Sulla parete interna della facciata proprio sopra il portale maggiore è posto il Monumento equestre di Marcantonio di Manzano, condottiero cividalese, appartenente alla nobile famiglia dei di Manzano, morto eroicamente nel 1617 durante l'assedio di Gradisca. La scultura, in legno laccato, fu commissionata dai cividalesi nel 1621 ed è opera di Girolamo Paleario. Sopra le porte si trovano quattro lapidi, che ricordano alcuni momenti salienti della storia del Duomo e ne celebrano i benefattori.