La chiesa Cattedrale dei Santi Mariano e Giacomo sorge in prossimità di Porta Sant’Ubaldo, di fronte al Palazzo Ducale e, con il contiguo Palazzo dei Canonici, corona l’acropoli cittadina. Frutto di una ricostruzione in stile gotico progettata da Giovanni da Gubbio, fu probabilmente ultimata entro il XII secolo sotto il Vescovo Bentivoglio, poiché intorno al 1190 i canonici di San Mariano ottennero il permesso di trasferivi le reliquie dei Santi Eugubini Giacomo e Mariano, martiri a Cirta di Numidia nel 259 d.C..
La facciata, realizzata tra il 1325 e il 1350, ingloba elementi certamente appartenuti al precedente fronte romanico. È caratterizzata dall’ampio portale a sesto acuto e dal soprastante oculo. Ai lati di quest’ultimo si dispongono elementi scultorei simboleggianti il Battista e i quattro Evangelisti.
Ampliamenti e modifiche si sono susseguiti fino alla metà del XIV secolo. Intorno alla metà del XVI secolo furono effettuati numerosi interventi di restauro, tra i quali il rifacimento della pavimentazione. In epoca barocca alcune nobili famiglie eugubine finanziarono la realizzazione dei venti altari laterali. I restauri condotti tra 1913 e 1918 hanno gradualmente eliminato buona parte delle aggiunte, riportando la struttura ad una configurazione simile a quella originaria. Le pareti interne conservano, tuttavia, solo una debole traccia degli affreschi da cui erano un tempo interamente ricoperte. L’impianto a croce latina culmina, in corrispondenza del presbiterio, nella tribuna pentagonale con copertura nervata. L’interno è uniformemente scandito da dieci arconi ogivali fortemente aggettanti su cui poggia il tetto a doppia falda. In corrispondenza della quinta campata destra si colloca la seicentesca Cappella del Santissimo Sacramento.