La cattedrale di Santa Maria, con la sua storia millenaria, è indubbiamente il più importante luogo di culto della città di Ivrea, sorto in posizione di rilievo, dove si ipotizza la collocazione dell’acropoli romana. La parte più antica della cripta, di influenza carolingia, è caratterizzata da un andamento anulare, con un tipico gioco di volte a crociera sostenute da snelle colonnine e capitelli tronco-conici. La parte più recente della cripta (XII e XIII secolo) si distingue per i capitelli a motivi vegetali o zoomorfici e le decorazioni parietali.Vi sono inoltre affreschi di epoche differenti e tra i soggetti rappresentati vi sono due Santi guerrieri, San Gaudenzio, una Annunciazione e un’opera attribuita a Giacomino da Ivrea raffigurante la Madonna col Bambino tra i santi Cristoforo e Antonio Abate. Durante la campagna di scavi negli anni Novanta, sono tornati alle luce i grandi pilastri circolari in laterizio della chiesa romanica. Infatti l’edificio paleocristiano, probabilmente realizzato nel IV secolo, venne riedificato intorno al Mille per volere del vescovo Warmondo secondo una pianta tipica degli edifici ottoniani a tre navate con absidi contrapposte, delle quali sopravvive solo quella occidentale.Tra Quattro e Cinquecento fu realizzata una nuova sacrestia, nella quale sono custodite opere pittoriche di Defendente Ferrari. L’attuale aspetto degli interni della cattedrale è il frutto di interventi nella seconda metà del Settecento come l’ edificazione delle cappelle del Santissimo Sacramento e del Crocifisso, della cappella del Sacramento, edificata nel 1761 in onore di San Savino, patrono di Ivrea. La cappella del Crocifisso fu voluta dal vescovo Ottavio Pochettini, che si rivolse nel 1786 all’architetto Giuseppe Martinez per conferire un’omogeneità stilistica degli interni e in particolare nelle navate. L’ultima importante trasformazione alla cattedrale è l’ampliamento verso oriente di una campata e la demolizione della facciata cinquecentesca.