La Cattedrale di Santa Maria Assunta, Concattedrale della diocesi di Altamura-Gravina-Acquaviva delle Fonti, domina gli antichi rioni Piaggio e Fondovico che sorgono a ridosso della gravina; la chiesa venne realizzata in epoca normanna e, insieme al succorpo, al Cappellone del Santissimo Sacramento, al campanile e alla sacrestia, rappresenta uno dei complessi architettonici più suggestivi dell’Alta Murgia.
Voluta in forme monumentali dal conte di Gravina Umfrido d’Altavilla nel 1092, con l’intento di restituire dignità episcopale alla città, l’edificio fu ricostruito e ampliato durante il Cinquecento per rimediare ai danni di diversi eventi sismici; i lavori terminarono a inizio Seicento e, nella sua struttura odierna in pietra di tufo, si riconoscono ancora l’impianto e la facciata in forme rinascimentali. L’impianto basilicale è visibile all’interno, dove le tre navate sono separate da un corpo murario alleggerito da bifore, innestato su quattordici colonne. Del tesoro custodito nella Cattedrale si possono citare il sontuoso soffitto barocco cassettonato con tele dipinte e le preziose opere d’arte custodite nelle cappelle delle navate laterali, come il fonte battesimale di Pier Francesco Orsini, poi divenuto papa Benedetto XIII, il San Michele attribuito a Stefano da Putignano, il coro e il balcone ligneo di fine Cinquecento. Al di sotto dell’edificio si sviluppa il succorpo, un ambiente a tre navate esteso su almeno due livelli conosciuto anche come "Lamia dei Morti"; sul profilo meridionale svetta il campanile seicentesco e, a est della Cattedrale, si trova la sacrestia, ricavata da un ambiente che apparteneva all’antico castello normanno andato perduto. Accanto al complesso si trova il Museo Capitolare Diocesano, che conserva opere, arredi sacri e documenti legati alla lunga storia religiosa della città.