La cathédrale de Città di Castello, dédiée aux saints Florido et Amanzio, copatrons de la ville, se dresse au cœur du centre urbain, sur la place Gabriotti.
La façade baroque est caractérisée, dans sa partie inférieure, par un large escalier et une série de lésènes, colonnes et niches, conférant à l'ensemble une grande plasticité. À proximité, s'élève l'imposant clocher roman de forme cylindrique, de style ravennate.

L'intérieur de l'église, en croix latine, est constitué d'une nef unique avec des chapelles latérales et un plafond à caissons datant du XVIIIe siècle.

Les chapelles latérales, érigées par les plus importantes familles de Città di Castello entre le XVIe et le XVIIe siècle, sont richement décorées de fresques et de peintures sur toile. Parmi elles, la chapelle du Saint-Sacrement, dite Cappellone, mérite une attention particulière. Elle abritait autrefois la table représentant le Christ en Gloire (1528-1530) de Rosso Fiorentino, désormais conservée dans le musée adjacent de la cathédrale. Parmi les nombreuses œuvres présentes dans l'église, on trouve les toiles de Bernardino Gagliardi, les fresques de Tommaso Conca, La Chute de cheval de Saint Paul peinte par Niccolò Circignani, dit le Pomarancio, et un chœur en bois sculpté et incrusté datant de 1540.

Sous la cathédrale s'étend l'église inférieure, divisée en deux nefs par de grands piliers soutenant des voûtes d'ogives. C'est là que sont conservées les reliques des Saints Florido et Amanzio.

Selon la tradition, la cathédrale aurait été fondée au VIe siècle par Saint Florido, mais la structure d'origine remonte au XIe siècle.

Au fil des siècles, l'église a subi de nombreuses restaurations, parfois importantes : en 1356, elle fut agrandie ; entre 1466 et 1529, elle fut entièrement rénovée selon les plans d'Elia di Bartolomeo, de son fils Tommaso et d'un maître, Piero di Lombardia, qui l'adaptèrent aux nouvelles formes de l'architecture de la Renaissance. Enfin, en 1632, la façade fut reconstruite d'après un dessin de Francesco Lazzari, bien que sa partie supérieure soit restée inachevée.