Alla Cattedrale di Santa Maria Maggiore di Barletta , si giunge attraversando in tutta la sua estensione la parte più antica dell'antico centro urbano tardo antico e medievale. Utilizzata in epoca dauno-romana come zona sacra e sepolcrale, l'area dell'attuale cattedrale fu utilizzata in età tardo antica per la costruzione di una grande basilica a tre navate, divisa in almeno otto campate, venuta recentemente alla luce e datata al VI secolo d.C. Della preziosa pavimentazione musiva sono rimasti pochi resti, ma la ricchezza e le dimensioni dell'edificio sacro sono compatibili solo con una città di un certo rilievo per cui dovrà probabilmente riscriversi parte della storia della città.

Dopo l'abbandono, il sito rinacque con la città, agli inizi del X secolo con una "seconda" basilica, di dimensioni ridotte rispetto a quella paleocristiana, definibile come protoromanica. Al di sopra di queste chiese si eleva l'attuale cattedrale. Questa si presenta all'occhio del visitatore in maniera improvvisa, stretta com'è tra palazzi nobiliari e di più umile origine. La stretta piazza antistante non permette di allontanarsi dalla fastosa facciata, che ci apparirà così in tutta la sua accentuata spinta verticale. Un semplice portale centrale neoclassico, è affiancato da due portali laterali, splendidamente decorati: quello di sinistra da un cornicione in cui è scolpito un tralcio continuo in cui si dispiegano figure umane, animali e fantastiche; quello di destra raccoglie una serie di scene figurate di grandissima espressività e immediatezza realistica. Il tutto fu realizzato nel maturo XII secolo. Al centro della facciata un finestrone gotico ridondante di spunti decorativi figurati e vegetali. Al di sopra un rosone anch'esso gotico. Infine, sul liscio paramento della facciata sono inserite diverse sculture di provenienza incerta, ma appartenenti probabilmente ad una primitiva stesura dell'apparato decorativo, tra cui spiccano due grandi leoni su mensole fortemente aggettanti. Non sono da meno, come ricchezza decorativa, le mensole, i cornicioni delle finestre e dei portali, delle facciate laterali dell'edificio. Anche all'interno l'apparato decorativo, pur se improntato a maggiore semplicità, e raramente figurato, presenta esempi veramente splendidi e rari, come i capitelli quadrati dei pilastri della controfacciata.

Alla seconda metà del XII secolo è da assegnare la esecuzione dei capitelli del ciborio e delle colonne della parte romanica dovuti probabilmente alla presenza di maestri itineranti, giunti in Puglia provenendo dalla Terra Santa. Essi risultano di eccezionale fattura a differenza di quelli del pulpito probabilmente solo una imitazione dei primi e risalenti al tardo XIII secolo. Eccezionali le sculture figurate ricollocate all'ingresso della sagrestia, appartenenti alla primitiva decorazione romanica del portale principale: si tratta di uno dei primi esempi di rappresentazione figurata di così alto livello nella Puglia del XII secolo. Vi si rappresenta probabilmente l'ultima cena.

Architettonicamente l'edificio è costituito da due parti stilisticamente distinte ma mirabilmente fuse: una parte, quella anteriore, tipicamente romanica nonostante le sue ridotte dimensioni rispetto alla media, l'altra parte tipicamente gotica. La costruzione dell'edificio romanico ebbe inizio nella prima metà del secolo XII. Già tra il 1162 e il 1180, la chiesa sarebbe stata completata nelle sue parti principali. Il costruttore della prima parte romanica della chiesa fu Simiacca protomagister. La datazione della parte anteriore della chiesa è data daun'iscrizione su un capitello, in cui si ricorda la presa di Ascalona da parte dei crociati nel 1153. Le colonne che dividono le navate sono 3 per parte. Quattro grandi pilastri sono addossati alla facciata. Le colonne lisce sono di foggia antica, con capitelli di diversa forma e stile, in parte antichi in parte coevi alla costruzione. Le stesse colonne, probabilmente provenienti da chiese paleocristiane che le avevano già riutilizzate, sono di diverse dimensioni. Il finto matroneo è sostituito sulle pareti superiori della navata centrale, dalle grandi bifore, per cui la navata centrale è sensibilmente più alta delle laterali. A questo edificio romanico, che terminava con tre absidi a vista, fu innestata nella prima metà del XIV secolo, la seconda parte, quella gotica, dove furono alloggiati la cattedra, il pergamo e tre altari della distrutta Cattedrale di Canne.

Lo stile qui si fa chiaramente gotico: proseguono le tre navate romaniche ma poggiano su pilastri squadrati con coperture a volta a crociera nella navata centrale e a botte nelle laterali. Qui le navate laterali sono ben più alte di quelle romaniche. La chiesa in questa zona si "allarga" fino ad assumere una pianta trapezoidale, invisibile all'occhio. Il coro gotico con cui termina l'edificio è costituito da una grande abside poligonale a cinque lati con la divisione in cappelle del deambulatorio. Questa divisione è scandita anche all'esterno dal gioco delle murature e da grossi contrafforti. L'impostazione della parte gotica, di cui si ritrovano i modelli in Francia, risale al '300 mentre gli architetti angioini lavoravano nel Santo Sepolcro e nel Castello. Particolare interessantissimo è proprio l'ampliamento prospettico di questa parte della chiesa che mostra la conoscenza degli effetti di dilatazione dello spazio ottenibili con particolari accorgimenti architettonici. Sul fianco nord si eleva il Campanile, impostato su strutture indipendenti da quelle della chiesa. Ha quattro livelli superiori all'arcone terreno, che oggi assolve quasi la funzione di portale di ingresso al centro storico. I piani superiori si aprono all'esterno con monofore ai primi due livelli e bifore a quelli superiori. Il tutto è sormontato da un torricino esagonale.