Ocupa todo el frente de la Plaza de Armas de Arequipa. Está edificada en sillar y es de estilo neo renacentista, con dos torres estilizadas y una bóveda gótica. En su interior, guarda un órgano de Loret de Bélgica. Destaca su púlpito tallado en madera, por Boisini-Rigot, de Lille (Francia), realizada en 1879.

Es uno de los monumentos más representativo de Arequipa y una de las máximas expresiones de la arquitectura neoclásica en Perú. Su construcción se inició en 1621, aunque recién fue terminada en 1656.

Su diseño original se vio afectado seriamente por un voraz incendio en 1844 y varios terremotos posteriores. Estos acontecimientos obligaron a una profunda restauración del templo en 1868, encargada al arquitecto Lucas Poblete. Después de los trabajos el templo mantuvo su hermosa fachada a base de sillar blanco (lajas de piedra volcánica), coronada por dos estilizadas torres de 28 metros de altura.

El conjunto arquitectónico impresiona por sus grandes dimensiones (ocupa todo un frente de la plaza de Armas) e invita a descubrir su interior ricamente ornamentado con tallas en madera, mármoles de Carrara y una espléndida sillería.

El 23 de junio de 2001, la Catedral fue seriamente dañada por otro terremoto, resultando dañado ambas torres, una de las cuales se vino abajo, pero luego de una año de intensa labor y gracias a la colaboración internacional y a la persistencia del alcalde Manuel Guillén, finalmente fueron restauradas.

Los arequipeños fieles a su carácter indomable y férreo espíritu de lucha, reconstruyeron su ciudad con premura, incluyendo el hermoso campanario.