Die Kathedrale von Palermo ist ein architektonischer Komplex, der sich durch verschiedene Stilrichtungen auszeichnet, die auf eine lange Geschichte von Ergänzungen, Änderungen und Restaurierungen zurückzuführen sind, deren letzte im 18. Jahrhundert stattfand.

Die Kirche wurde im Jahr 1185 von Walter Ophamil (oder Walter von der Mühle), dem anglo-normannischen Erzbischof von Palermo und dem Minister von König Wilhelm II., auf einer früheren byzantinischen Basilika errichtet. Nach allen Überlegungen wurde diese frühere Kirche von St. Gregor gegründet und später von den Sarazenen nach ihrer Eroberung der Stadt im 9. Jahrhundert in eine Moschee umgewandelt. Ophamil ist in einem Sarkophag in der Krypta der Kirche begraben. Das mittelalterliche Gebäude hatte einen Basilika-Plan mit drei Apsiden, von denen heute nur einige kleinere architektonische Elemente erhalten sind.
Die oberen Türme der Ecktürme wurden zwischen dem 14. und 15. Jahrhundert errichtet, während in der Frührenaissance die südliche Veranda hinzugefügt wurde. Das heutige neoklassische Erscheinungsbild stammt aus den Arbeiten der beiden Jahrzehnte 1781 bis 1801, die von Ferdinando Fuga überwacht wurden. In dieser Zeit wurde das große, von Statuen, Friesen und Reliefs verzierte Retabel von Gagini zerstört und die Skulpturen in verschiedene Teile der Basilika verlegt. Ebenfalls von Fuga sind die große Kuppel, die aus dem Hauptteil des Gebäudes hervorgeht, und die kleineren Kuppeln, die die Decken der Gänge bedecken.
Die Hauptfassade befindet sich auf der westlichen Seite der heutigen Via Bonello und sieht aus wie im 14. und 15. Jahrhundert. Es ist von zwei Türmen flankiert und hat ein gotisches Portal, das von einer Nische mit einer kostbaren Madonna aus dem 15. Jahrhundert überragt wird. Zwei gestürzte Spitzbogenarkaden, die die Straße überqueren, verbinden die Fassade mit dem Glockenturm an der Vorderseite, der dem Erzbischöflichen Palast angegliedert ist. Diese hat ein quadratisches Erscheinungsbild, das im oberen Teil von einer feinen Krone kleinerer Glockentürme und kleiner Arkaden geschmückt wird.
Auf der rechten Seite befinden sich Türme und ein breiter Portikus (der heutige Eingang) im gotisch-katalanischen Stil mit drei Arkaden, die um 1465 errichtet wurden und sich zum Platz hin öffnen. Die erste Säule links gehörte zur ursprünglichen Basilika und der darauf folgenden Moschee, wie der Qur'an-Vers bezeugt, der darauf geschnitzt wurde. Das geschnitzte Portal dieses Eingangs wurde in der Zeit von 1426 bis 1430 von Antonio Gambara ausgeführt, während die prächtigen Holzblätter von Francesco Miranda (1432) stammen. Das Mosaik der Madonna stammt aus dem 13. Jahrhundert, während die beiden Monumente an den Wänden, Werke des frühen 18. Jahrhunderts, König Charles III. Von Bourbon und Victor Amadeus II. Von Sardinien darstellen, dessen letzterer hier mit seiner Frau Anne gekrönt wurde Marie d'Orléans im Dezember 1713.
Das von den Türmchen umschlossene und an den Außenmauern reich verzierte Areal der Apsis ist Teil des ursprünglichen Gebäudes aus dem 12. Jahrhundert, während der modernere Teil der Kirche der linke ist Seite, die ein Portal aus dem frühen 16. Jahrhundert von Antonello Gagini hat. Die südwestliche Fassade mit Blick auf den Erzbischöflichen Palast stammt aus dem 14. bis 15. Jahrhundert.
Der Innenraum hat einen Grundriss eines lateinischen Kreuzes mit einem Kirchenschiff und zwei durch Pilaster getrennten Gängen. In den ersten beiden Kapellen des rechten Ganges befindet sich das Grab von Kaisern und Königsfiguren, die im 18. Jahrhundert von ihren ursprünglichen Stätten (hauptsächlich von der Basilika selbst) hierher gebracht wurden. Hier sind die Überreste von Kaiser Heinrich VI., Seinem Sohn Friedrich II., Sowie die von Peter II. Von Sizilien. Ein römischer Sarkophag ist das Grab von Konstanz von Aragon, Fredericks Frau. Unter dem Mosaik Baldachins befinden sich die Gräber von Roger II., Dem ersten König von Sizilien, und seiner Tochter Constance. Die letzten beiden befanden sich einst im Querhaus der Kathedrale von Cefalù.
Die Sakramentkapelle am Ende der linken Gänge ist mit Edelsteinen und Lapislazuli verziert. Rechts im Presbyterium befindet sich die Kapelle Saint Rosalia, Patron von Palermo, die durch ein reich verziertes Bronzetor mit Relikten und einer Silberurne aus dem 17. Jahrhundert geschlossen wird, die besondere Hingabe bietet. Auch der hölzerne Chor im gotisch-katalanischen Stil von 1466 und die Überreste aus Marmor des Gagini-Retabels (die während des 18. Jahrhunderts entfernt wurden) sind ebenso wertvoll wie eine Marmorstatue der Madonna mit Kind von Francesco Laurana und Schülern (1469) ), ein polychromes Kruzifix aus dem 13. Jahrhundert von Manfredi Chiaramonte, der Weihwasserbecken am vierten Pilaster (von Domenico Gagini) und die Madonna della Scala von Antonello Gagini auf dem Hochaltar der neuen Sakristei. Die Reliquienkapelle enthält die Reliquien von St. Christina, St. Ninfa, St. Cosma, St. Agatha und St. Mamilianus, dem ersten Patron von Palermo