La Basílica Menor Catedral de Santa María, conocida como Catedral de Trujillo, es el principal templo católico de la ciudad y sede de la Arquidiócesis Metropolitana de Trujillo. A lo largo de su historia ha contado con tres edificaciones sucesivas. La primera construcción se inició en 1534 y fue concluida en 1540. Debido a las necesidades de la época, se trató de un edificio de arquitectura sencilla, construido en adobe y con escasa ornamentación. Contaba con tres naves, carecía de cúpula y su cubierta era de par y nudillo, elaborada con madera y caña. El segundo edificio conservó parte de la estructura y la distribución espacial del primero, las cuales sobrevivieron al sismo de 1619. Posteriormente, el terremoto del 29 de febrero de 1635 ocasionó graves daños a la obra dirigida por el maestro Bartolomé de las Cuevas, motivo por el cual la Catedral fue trasladada temporalmente a la iglesia de Santa Ana durante el episcopado de Antonio Vallejo. En 1637 se dispuso la fundición de una campana mayor. Esta segunda construcción mantuvo las tres naves, estaba rodeada por un cementerio y presenta dimensiones menores que las del edificio actual, además de una decoración sobria. La tercera y actual construcción comenzó en 1647. El templo está rodeado por un muro perimetral con almenas y sus muros fueron revestidos con una mezcla de cal, arena y tierra en el interior, además de yeso en la parte superior, materiales que proporcionaron mayor resistencia a la estructura. La portada principal responde al estilo dórico y está conformada por dos cuerpos rematados por una claraboya. En el interior destacan diversos elementos de gran valor artístico e histórico. En los muros se encuentran hornacinas de adobe cocido que albergan importantes lienzos, entre ellos La Transverberación de Santa Teresa, Santo Toribio de Mogrovejo, El Triunfo de la Eucaristía y Cristo Crucificado. Posteriormente se incorporaron los retablos del crucero dedicados a San Pedro y San Juan. En junio de 1728 se elaboró un frontal de plata para el retablo de San Pedro gracias a las donaciones realizadas por el obispo Mimbela y otros benefactores; la obra estuvo a cargo del maestro platero Martín de la Cadena. Entre sus bienes artísticos sobresale el Retablo Mayor, que según PROMPERÚ es considerado por especialistas como la mejor obra de los entalladores trujillanos. Se encuentra exento en el centro del presbiterio y está conformado por 42 columnas salomónicas báquicas que se elevan sobre una base estrecha. Asimismo, la Catedral conserva valiosas pinturas coloniales y diversas obras de arte religioso. En 1818, por acuerdo del cabildo del 9 de junio, se dispuso la instalación del reloj donado desde España por Gregorio de Guinea, el cual continúa funcionando en una de las torres del templo. Posteriormente, en 1911, se realizaron importantes remodelaciones que incluyen el ensanchamiento del presbiterio, el reforzamiento del Retablo Mayor, el reemplazo de la cátedra del púlpito, la construcción de un nuevo coro sobre la nave central, el cambio del piso de ladrillo por losetas, el revestimiento de mármol en el presbiterio y sus gradas, así como el traslado de la sillería del coro para mejorar la iluminación interior. En la actualidad, la Catedral conserva un importante patrimonio histórico, artístico y religioso. En su cripta, ubicada debajo del altar mayor, reposan los restos de diez de sus obispos, mientras que su riqueza arquitectónica y cultural la convierten en uno de los monumentos más representativos de la ciudad de Trujillo. Entre los meses de mayo y Junio se realiza la celebración arquidiocesana Corpus Christi , teniendo como punto central la Basílica Catedral de Trujillo. Incluye Santa Misa, procesión con el Santísimo Sacramento y elaboración de alfombras eucarísticas.

Según Resolución Suprema N.° 2900-72-ED La Basílica Menor Catedral de Trujillo fue declarada Monumento mediante la Resolución Suprema N.° 2900-72-ED, de fecha 28 de diciembre de 1972, publicada en el diario oficial El Peruano el 23 de enero de 1973, protección otorgada por el Estado peruano mediante la legislación sobre patrimonio cultural. Elevada a la categoría de Basílica Menor por el papa Pablo VI el 23 de agosto de 1967.

Muy buen estado de conservación, porque la actual gestión arzobispal ha emprendido la refacción de edificaciones antiguas de su propiedad. El proyecto integral comprendía la restauración y refacción de techos; pintado exterior e interior, que luce en la actualidad; renovación total del sistema eléctrico e iluminación interna y externa; restauración de retablos y hornacinas, cambio de pisos de las naves central, lateral y del presbiterio; remodelación de arcos, frisos y buhardilla de cúpulas, etc. Además del arreglo e implementación de un ambiente conexo: la secretaría de la catedral.