L'attuale edificio del Duomo conserva l'originale ubicazione in contrada detta "la Terra" fin dagli ultimi anni del secolo X, da quando cioè la sede vescovile fu stabilita in Avellino. Della fabbrica medievale, iniziata probabilmente nel 1132 dal Vescovo Roberto sui ruderi dell'altra più antica distrutta da Ruggiero il Normanno e terminata nel 1166 dal Vescovo Guglielmo (che arricchì la Cattedrale dei corpi dei Santi Martiri Modestino, Flaviano e Fiorentino), si vedevano fino al 1868 lapidi e frammenti decorativi, utilizzati poi come materiali di costruzione nei lavori di completamento della facciata stessa. Non si hanno altre notizie intorno al Duomo fino al secolo XVI. E' da ritenere però che, in seguito ai danni subiti nel 1440 per la vendetta di Alfonso d'Aragona e negli anni 1456 e 1466 e soprattutto nel 1561 per i violenti terremoti, il Duomo sia stato per gran parte ricostruito. Attualmente esso presenta un ampio scalone in pietra, ad unica rampata centrale, adorna di balaustra con pesante transenna marmorea. La facciata, in pietra bianca e grigia, con decorazioni in marmo di Gesualdo, è dell'architetto Pasquale Cardolo in stile neo-classico. E' adorna, nell'ordine inferiore, da due statue in marmo dei SS. Giosafat a destra e Modestino a sinistra, collocate nei due nicchioni ai lati della porta maggiore; e da un bassorilievo anch'esso in marmo raffigurante la Cena, collocato nella lunetta centrale: opere di Gennaro e Beniamino Calì di Napoli.
L'interno, a tre navate e a croce latina, è adorno di una mediocre decorazione ottocentesca; ha il pavimento in marmo bianco e grigio. La navata centrale è costituita da cinque arcate a tutto sesto gravanti su grossi pilastri, con base rivestita di marmo e adorni di lesene; ha il soffitto a cassettoni decorati in oro, recante al centro, in una ricca cornice centinata, l'immagine dell'Assunta, affrescata da Michele Ricciardi da Sanseverino (sec. XVIII). Le navate laterali, più basse della centrale, sono adorne ciascuna di cinque cappelle in corrispondenza delle arcate, poco profonde e con cupolette recanti affreschi di Achille Jovine (seconda metà dell'Ottocento). Nella sacrestia si trova una tela a olio rappresentante San Modestino realizzata da Giuseppe Simoncelli (fine del secolo XVII), appartenente all'antica cappella di San Modestino. Nel transetto non c'è nulla di notevole, eccetto alcuni quadri, di cui uno al soffitto, altri collocati alle sommità delle pareti, tra i finestroni, tutte opere del Ricciardi.
All'altare della Cappella del Sacramento si osserva un bassorilievo marmoreo raffigurante la SS. Trinità. L'altare maggiore, collocato in fondo all'abside e sormontato da un pomposo baldacchino marmoreo del secolo XVII, sostituisce l'antico altare anch'esso barocco scolpito dal Fanzago nel 1667. Lungo le pareti dell'abside sono disposti i pannelli ricavati dall'antico coro cinquecentesco e ivi adattati dallo scultore Erminio Trillo di Bagnoli tra il 1886 e il 1891. Il coro è costituito da una cattedra vescovile, di cui è originario solo il pannello della spalliera, e da sei grandi stalli; sono moderni i banchi, i genuflessori e alcuni pannelli della parete destra.Nei pannelli sono scolpite composizioni decorative entro le quali sono comprese, a due a due, scene del Nuovo Testamento. E' probabile che il maestro che le scolpì sia stato un Clemente Chierus, francese, che dimorò ad Avellino verso il 1570. La Cappella di San Modestino conserva ben poco dell'antica, ed è stata tutta rifatta e restaurata.
Dell'antica Cattedrale, fondata in epoca Longobarda, poco è rimasto. Al complesso più antico è ascrivibile il primo livello dell'attuale campanile che è, quindi, l'unica struttura di Avellino sicuramente precedente al Mille. Sicuramente Normanna è la cripta dal momento che è strettamente funzionale alla struttura della Cattedrale superiore ed è anzi, di questa, parte integrante. Alla cripta, che occupa lo spazio sottostante il transetto, si accede direttamente dall'esterno e precisamente dal lato corto della Cattedrale. All'interno della cripta lateralmente all'altare, sulla sinistra, si vengono a trovare le absidi, in corrispondenza delle absidi della chiesa medievale, di cui costituiscono le fondazioni. L'altare è posto di fronte all'ingresso e vi sono numerose colonne, necessarie per reggere il pavimento della chiesa superiore.