Die Kathedrale des bereits im 6. Jahrhundert gegründeten Bistums Segorbe wurde ab dem 13. Jahrhundert errichtet. Sie wurde auf den Resten einer alten Moschee an die südliche Stadtmauer angebaut. Der mittelalterliche Bau im gotischen Stil wurde im Jahr 1534 geweiht. In den Jahren zwischen 1791 und 1795 wurde die Kirche unter Bischof Gómez de Ahedo nach dem Entwurf des Architekten Vicente Gascó Masot umgestaltet. Die Umsetzung erfolgte durch die Baumeister Francisco Marzo und Mariano Llisterri. Seitdem ist der ursprünglich gotische Charakter der Kirche nicht mehr erkennbar.
Das Fresko der Himmelfahrt Mariens in der Apsiskalotte ist mit dem Thema der Marienkrönung(Coronación de la Virgen) verbunden; es stammt von Luis Planes und Manuel Camarón. Das barockeChorgestühl stammt aus dem 18. Jahrhundert. Die meisten Stücke der ehemaligen Ausstattung befinden sich heute im Kathedralmuseum.
Kreuzgang
Vom zweigeschossigen Kreuzgang(claustro) im Stil der valencianischen Gotik geht der Kapitelsaal aus dem 15. Jahrhundert ab. Im Obergeschoss des Kreuzgangs befindet sich das Kathedralmuseum, welches eine sehenswerte Sammlung religiöser Kunst aus dem 14. bis 16. Jahrhundert präsentiert.