Sur l'emplacement d'un ancien temple païen dédié à Mars, plusieurs lieux de culte successifs ont été élevés à cet endroit. Une première église mérovingienne fut remplacée à son tour par une nouvelle église au IXe siècle. Une nouvelle construction romane fut édifiée au XIe siècle, et de nombreuses transformations successives sont intervenues jusqu'au XVIIIe siècle. Aujourd'hui, cette cathédrale, classée Monument Historique, comprend une nef de cinq travées flanquée de deux bas-côtés et dépourvue de transept. On peut dire qu'elle réalise la synthèse de plusieurs styles enchevêtrés au cours des siècles, roman, gothique, baroque. Dans la deuxième chapelle de droite, se trouve le tombeau de saint Lambert. Dans la troisième, le soubassement de l'autel de Saint-Véran est fait d'un sarcophage romain dont le fronton a été scié. Dans plusieurs piliers sont serties des pierres carolingiennes, finement sculptées. Dans la tribune, stalles de bois aux miséricordes parfois humoristiques ou coquines, sculptées par le Grassois Jacques Bellot autour de 1460.