Le notizie sulla costruzione della Chiesa sono antecedenti al 1198, pertanto, l'edificio dovrebbe essere paleocristiano, come testimoniano i leoni sul portale d'ingresso. Nel 1292 la Chiesa venne trasformata in stile gotico, con lavori che si protrassero nel tempo e videro all'opera gli architetti Giovanni Santuccio e il nipote Bartolo. L'interno è a tre navate di uguale altezza, ciascuna con un ingresso dalla facciata e portoni abbelliti da bassorilievi con santi, profeti biblici e motivi vegetali. Dalle due navate si susseguono tredici cappelle con affreschi e statue, tra cui spicca l'affresco della "Madonna con Bambino e due Angeli", di Masolino da Panicale. Il coro absidale è del 1590, opera di Antonio Maffei da Gubbio. Nella cripta sotto l'altare è il mausoleo con le spoglie di San Cassiano. Inizialmente, il sacello era per Jacopone da Todi, che era stato sepolto nella sagrestia. Davanti alla Chiesa si prospetta un piazzale con declivio e giardino in cui si dipartono delle rampe di scale per l'accesso. Adiacente alla Chiesa è il Campanile quattrocentesco, dalla cui sommità si gode una stupenda vista panoramica sulla città e la vallata.