Questa cattedrale, dedicata a Santa Maria Maggiore, fu eretta su una precedente struttura paleocristiana rimaneggiata nel XIII secolo, ma nei secoli successivi ha subito interventi di vario genere: tra i più significativi segnaliamo quelli apportati da Andrea Palladio tra il 1565 ed il 1574 dalla copertura della tribuna, all’edificazione della cupola sovrastante, alla costruzione di due lesene corinzie, che sorreggono l’architrave sulla porta del lato settentrionale della chiesa.

Naturalmente il committente per questi interventi di Palladio fu l’ecclesiastico Paolo Almerico Capra, lo stesso della villa "La Rotonda".

La costruzione dell’abside iniziò intorno al 1482, su progetto di Lorenzo da Bologna, ma nel 1530 risultava ancora incompleta; Vicenza, ed in particolare la cattedrale, avrebbe dovuto, infatti, ospitare il concilio, che poi si tenne a Trento, a causa dell’incompletezza dell’opera.
Solo più tardi, e probabilmente intorno al 1557-58, il comune di Vicenza riuscì ad ottenere il permesso di completare la chiesa dalla Repubblica di Venezia. I lavori quindi proseguirono, ma solo dopo gli interventi di Palladio si poterono considerare finiti: caratteristica è la forma della lanterna, astratta e priva di decorazione.
La facciata gotica è attribuita a Domenico da Venezia. Il portale gotico del fianco destro è datato al 1250, mentre il sinistro, rinascimentale, viene normalmente attribuito al Palladio stesso; l’abside rinascimentale è invece opera di Lorenzo da Bologna. Il campanile dell’XI secolo costruito in grandi blocchi è aperto in alto da bifore