Dedicata a San Donato e a San Pietro Maggiore, la Cattedrale di Arezzo è un’imponente costruzione gotica che sorge sulla sommità di una collina e domina dall’alto tutta la città. La sua costruzione fu voluta dal vescovo Guglielmo degli Ubertini ed avviata verso la fine del Duecento, ma la costruzione ebbe vita travagliata: i lavori, spesso interrotti, terminarono solo nei primi anni del Cinquecento.
La facciata rimase incompiuta per secoli e fu realizzata in stile neogotico all’inizio del Novecento. Il portale romano-gotico del lato destro risale al Trecento ed è fiancheggiato da due tronconi di colonna in porfido, resti di un edificio preesistente, probabilmente romano; nella lunetta si nota un bel gruppo trecentesco in cocciopesto, che rappresenta una Madonna con Bambino, tra S. Donato e Gregorio X. A fianco dell'abside poligonale è stato eretto il campanile, verso la metà dell'Ottocento.
L'interno è diviso a tre navate, divise da alti pilastri a fascio in vari stili, che con gli archi ogivali conferiscono alla struttura un notevole slancio in altezza. Stupende le vetrate a colori, in gran parte opera cinquecentesca di Guglielmo de Marcillat, che illuminano le opere ivi conservate. Nella navata destra, spiccano il sepolcro gotico di Gregorio X, che risale al Trecento, e la Cappella Tarlati del 1334; sopra l'altar maggiore s’alza l'Arca di S. Donato, opera trecentesca di più artisti aretini, senesi e fiorentini. Nella navata sinistra si trovano il prezioso affresco di Piero della Francesca raffigurante la Maddalena (dipinto intorno al 1465) e il Cenotafio di Guido Tarlati del 1330. Di notevole interesse è anche l'ampia cappella della Madonna del Conforto, opera dell'ultimo Settecento che contiene terrecotte robbiane.
Annessi al Duomo sono i locali del Museo Diocesano d’Arte Sacra e dell'Archivio Capitolare (spostato in Piazzetta del Seminario).
