Il Duomo di Torino, la cui costruzione è avvenuta negli ultimi anni del XV secolo (tra il 1491 e il 1498), è stato edificato in un’area dove prima sorgevano le tre chiese paleocristiane dedicate a San Salvatore, a Santa Maria de Dompno e a San Giovanni Battista.
Voluto dal cardinale Domenico delle Rovere, l’edificio attuale è stato realizzato in stile rinascimentale su progetto del fiorentino Meo del Caprina da Settignano. La chiesa ha pianta a forma di croce latina e l’architettura interna è dominata da un’ampia navata centrale. Questa, segnata da pilastri in pietra di Susa, è fiancheggiata da due navate minori lungo le quali corrono mura perimetrali al cui interno sono state ricavate tredici cappelle (sei lungo la navata destra e sette lungo quella sinistra). La seconda cappella sul lato destro, dedicata ai santi Crispino e Crispiniano, è di grande valore artistico e contiene opere del pittore Defendente Ferrari. La prima sul lato sinistro ospita il battistero. Nella cappella della Trinità (terza della navata sinistra) sono custodite le spoglie di Pier Giorgio Frassati (1901-1925), il giovane torinese proclamato Beato da Giovanni Paolo II nel 1990. La cattedrale di Torino custodisce anche una reliquia di San Giovanni Battista proveniente dalla chiesa di St. Jean de Maurienne.
La facciata del Duomo è tutta in marmo bianco con timpano e tre portali decorati da rilievi. I suoi tratti evidenziano le linee delle navate che dividono gli spazi interni. Sulla parte centrale, quella più alta, vi è il frontone triangolare, mentre le due laterali sono sormontate da volute che mascherano le falde dei tetti. Una scalinata conduce al sagrato della chiesa.
Nel corso del XVII secolo la parte terminale del coro è stata in parte demolita per inserirvi una cappella di forma circolare destinata a custodire la Sindone. Il compito di realizzarla fu allora assunto da Guarino Guarini, che terminò il lavoro nel 1690.
Nella notte tra l’ 11 e il 12 aprile del 1997 un incendio ha gravemente danneggiato la cupola del Guarini. La Sindone, peraltro, non si trovava più nella cappella, ma in un’apposita teca dietro l’altar maggiore del Duomo, e venne trasportata immediatamente lontano dall’area dell’incendio.
Il Duomo ha subito nel tempo diversi rimaneggiamenti, come il rifacimento della navata centrale nel 1656, l’aggiunta di affreschi nel 1834 e la loro eliminazione durante i lavori di restauro condotti tra il 1927 e il 1929. Ma la modifica più importante rispetto al progetto originario riguarda sicuramente l’inserimento nel complesso religioso della cappella che ospitava il Telo.
La torre campanaria in mattoni rossi, ubicata all’esterno del Duomo e detta di Sant’Andrea, è stata realizzata intorno al 1470 e sopraelevata nel 1720 da Filippo Juvarra.
La chiesa inferiore, restaurata integralmente dopo l'incendio del 1997, ospita ora il Museo diocesano di Arte sacra  e che rientra nei percorsi museali della “zona aulica” torinese.