Sicuramente il luogo di culto più fastoso della città dei Sassi oltre ad essere il più grande di tutta la Regione, grazie alla millenaria storia di questa città che nel suo momento peggiore ha visto spostare il capoluogo della Regione a Potenza per un macabro progetto di Giuseppe Napoleone, divenuto Re del Regno di Napoli e mai voluto da una città Regia ed indipendente, come Matera fu dichiarata dal suo predecessore. L'esterno è in stile Romanico Pugliese, mentre le mura perimetrali interne erano originariamente integralmente affrescate e poi ricoperte dai marmi e decori in epoca barocca. Durante il recentissimo restauro è rinvenuto un affresco più unico che raro nel suo genere di grande valore storico religioso in quanto è una rappresentazione del Purgatorio dipinto in epoca precedente al suo riconoscimento da parte dello stato pontificio e si trova in alto sulla parete immediatamente a sinistra al ingresso principale, si nota perché volutamente è stato asportato la decorazione barocca che lo ricopriva. Questa Chiesa custodisce la statua della Madonna della Bruna (Patrona della città) che viene portata in processione sul carro trionfale in cartapesta con a seguito una coreografica cavalcata in costume medioevale. Il carro di cartapesta che viene assaltato e distrutto dopo che la statua della Madonna viene riportata in cattedrale. Questa festa in onore della Madonna della Bruna si svolge il 2 Luglio ed è tra le 15 feste di importanza nazionale perché la sua preparazione dura un anno intero. Nella cattedrale si possono osservare inoltre le reliquie del Santo San Giovanni da Matera, unico santo di questa città, un grandioso presepe scolpito nella roccia di Altobello Persio e il quadro della madonna della Bruna con bambino. La ristrutturazione delle facciate esterne ha richiesto anni di studi effettuati dalla alcuni centri universitari di ricerca europei per trovare una soluzione al degrado del materiale di origine tufacea di cui è composto che tendeva a diventare nero a distanza di pochi anni dal ogni restauro. Dagli studi effettuati è emerso che un batterio si nutre di alcuni componenti del tufo e gli fa assumere l'aspetto scuro ed a buccia di arancia. Hanno studiato e poi testato un prodotto che ricopre attualmente le facciate esterne della Chiesa che impedisce al batterio di nutrirsi del materiale di cui si compongono. Suggestivo è il belvedere sul Sasso Barisano che si può ammirare dal piazzale antistante la chiesa oltre ad un breve tratto del Canyon della Gravina di Matera.