La Catedral ocupa el lugar de la vieja Iglesia Matriz que fue parte de la ciudad desde su segunda fundación, en el año 1685. En contraposición de la humilde edificación inicial de la Iglesia Matriz, la Catedral introdujo un estilo inédito en Tucumán, el neoclásico; y fue considerada la mejor iglesia del país en los tiempos de la Confederación.
Fue proyectada por el arquitecto francés Pedro Delgare Echeverry; decorada en su interior por el pintor, también francés, Féliz Revol; y fue bendecida por el célebre Fray Mamerto Esqui. En 1941 la Catedral fue declarada Monumento Nacional.
La fachada de la iglesia está enmarcada por dos torres campanarios, que culminan en cúpulas con forma de bulbo en gajos. Presenta un pórtico neoclasicista, al que columnas apareadas dividen en tres vanos iguales. Estos no reflejan la distribución interior, que presenta una nave central más amplia que las laterales. El frontis, con un bajorrelieve realizado en 1916 por el escultor Juan B. Finochiaro, remata con una imagen de la Virgen de Lourdes. La nave central tiene cúpula sobre el crucero, y un profundo presbiterio que remata en el ábside, donde se conserva un gran cuadro de la Asunción.

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