Gereja ini berasal dari abad ke-6 dan berdiri di daerah di mana pada periode Romawi Kuno terdapat sebuah kuil, teater, dan mungkin beberapa pemandian. Pada abad 11-12 gereja ini direnovasi dengan gaya Romanesque. Pada tahun 1768 bangunan ini dibongkar dan dibangun kembali dengan gaya Neoklasik, hanya ruang bawah tanah yang tersisa dari bangunan sebelumnya. Fasad saat ini berasal dari tahun 1836. Katedral Treviso terlibat dalam pemboman Jumat Agung pada tanggal 7 April 1944, yang mengakibatkan sebagian perpustakaannya rusak akibat kebakaran.
Gereja ini memiliki menara lonceng yang belum selesai, yang pembangunannya, menurut tradisi, dihentikan oleh pemerintah Venesia untuk mencegahnya menjadi lebih tinggi dari menara lonceng Basilika Santo Markus. Ruang bawah tanah menampung makam para uskup kota.
Museum Keuskupan adalah rumah bagi lukisan dinding karya Tommaso da Modena.
