Il Duomo, primo esempio di architettura rinascimentale a Torino, fu edificato per volere del vescovo Domenico Della Rovere sull'area di tre chiese medioevali dedicate al Salvatore, a San Giovanni Battista e a Santa Maria. Il progetto, affidato all'architetto toscano Meo del Caprina, venne realizzato tra il 1491 e il 1498.
Nel XVII secolo l'edificio fu ristrutturato con l'aggiunta della cappella della Sacra Sindone di Guarino Guarini, modifica che collega la cattedrale al Palazzo Reale. Il campanile di Sant'Andrea, ultimato nel 1469, venne sopraelevato nel 1720 su progetto di Filippo Juvarra.
Il rivestimento in marmo bianco della facciata costituiva un'anomalia rispetto ai coevi edifici in mattone. I tre eleganti portali esterni anticipano l’interno ad impianto basilicale a croce latina con tre navate ad elementi gotici. Le scale laterali al fondo del presbiterio conducono alla cappella della Sacra Sindone; costruito tra il 1668 e il 1694 questo capolavoro di architettura barocca è attualmente in restauro dopo l'incendio dell'11 aprile 1997.