(Markt 22) ,in 1366 verheven tot kapittelkerk en oorspronkelijk gewijd aan Johannes de Doper, is een onvoltooide kruisbasiliek, waarvan het koor na een brand in 1579 geheel is gesloopt en de zeer forse westtoren niet werd afgemaakt. Haar grootse opzet is voor een belangrijk deel te danken aan het verblijf van de bisschoppen van Utrecht op kasteel Duurstede.
Van de oorspronkelijke eenbeukige kruiskerk met losstaande westtoren, die vóór 1366 werd gebouwd, zijn de funderingen ten dele teruggevonden. In de eerste helft van de 15de eeuw werd het bestaande gebouw vergroot tot een driebeukig hallenschip met houten tongewelven ter lengte van het oude schip en de toren, welke laatste werd afgebroken. Het nieuwe schip telde vijf traveeën, waarvan nu nog de zuiderzijbeuk met het 15de-eeuwse houten spitstongewelf resteert. In opdracht van bisschop David van Bourgondië werd omstreeks 1486 aangevangen met de bouw van de huidige toren. Daarbij werd het schip in westelijke richting nog eens met twee traveeën verlengd. In het begin van de 16de eeuw staakte men het werk aan de toren ten behoeve van de verdere vergroting van de kerk.
In het eerste kwart van de 16de eeuw verrezen een nieuw koor en het huidige transept en middenschip, waarschijnlijk in opdracht van Philips van Bourgondië. De verhoging van het middenschip met lichtbeuken boven de scheibogen gaf het gebouw een basilicale vorm. Door de plaatsing van nieuwe zuilen, die ten opzichte van de oude iets werden verschoven, kwam een herindeling tot zes in plaats van de vroegere zeven traveeën tot stand. De stenen gewelven van het transept werden wel uitgevoerd, die van het middenschip kwamen niet verder dan de aanzetten. Het middenschip kreeg vervolgens een vlakke houten zoldering. In het tweede kwart van de 16de eeuw werd de noorderzijbeuk vernieuwd in overeenstemming met de nieuwe traveeindeling van het middenschip.
Zij werd in steen overwelfd (gewelven gedateerd 1532) en doorgetrokken langs de toren. Door een lessenaardak werden de lichtbeukvensters geblindeerd. De aanpassing van de zuiderzijbeuk kwam niet veel verder dan het vergroten van de vensters van de vier oostelijke traveeën. Later werden door het aanbrengen van een geknikt lessenaardak ook aan deze zijde de lichtbeukvensters geblindeerd. Aldus ontstond de huidige pseudo-basilicale vorm. Nadat het koor in 1579 was afgebrand, werd het transept aan deze zijde met muren gedicht.
Het inwendige van de kerk maakt ondanks de onvoltooide en verminkte toestand een vrij grootse indruk. De forse zuilen hebben kapitelen met fijn gekrulde bladornamenten en dragen zware geprofileerde scheibogen. De rozetvormige sluitstenen van het transept en de noorderzijbeuk zijn in 1572 voorzien van manchetschilderingen met bloemmotieven. Tegen de na 1579 opgetrokken koormuur van de viering bevindt zich een uit 1593 daterende schildering met de tekst van de Tien Geboden. De herenbanken in de kerk zijn een vertimmerd vroeg-renaissance-koorgestoelte. De mahoniehouten kansel en het doophek met koperen doopboog dateren respectievelijk uit 1667 en 1668. In de noorderzijbeuk hangen 18de-eeuwse borden met wapens en namen van ouderlingen en diakenen.
Tegen de torenwand bevindt zich een van de belangrijkste 16de-eeuwse orgels in Nederland. Het orgel heeft een rijk met snijwerk en schilderingen versierde kast, waarvan het middendeel met één ronde en twee overhoekse torens, 16de-eeuws is. De vlakke zijvelden werden in 1716-'17 toegevoegd. Het klankbord, beschilderd met onder meer de wapens van stad en kerk, is ook 18de-eeuws. In 1819 verving J.C. Friedrichs het borstwerk door een rugwerk, bekroond door gipsen beeldjes.
Bij de restauratie in 1979 werd herstel van de situatie vóór 1819 nagestreefd, waarbij het borstwerk en de tribune werden gereconstrueerd. Het rugwerk uit 1819 doet nu dienst als zelfstandig kabinetorgel.
De bakstenen toren van de kerk wordt tot de belangrijkste laat-gotische torens van Nederland gerekend. De bouw is niet veel verder gekomen dan het begin van de tweede van de drie geprojecteerde geledingen. Een schilderij in de kerk geeft de toren in voltooide staat weer, doch de betrouwbaarheid daarvan is gering. Voor de bouw van de toren, mogelijk het werk van de Utrechtse dombouwmeester Cornelis de Wael, heeft de Domtoren waarschijnlijk model gestaan. Het bouwwerk is zeer rijk behandeld met haakse en hieruit voortkomende overhoekse steunberen, diepe nissen, uitgekraagde spitsboogfriezen en een opengewerkte balustrade. In de hoeken van de toreningang bevinden zich gebeeldhouwde natuurstenen engeltjes, die oorspronkelijk het wapenschild van David van Bourgondië droegen.
Tegen de zuidoosthoek van de toren is een traptorentje gebouwd. In de toren hangen luidklokken uit 1506 (van Willem van Wou), 1515, 1519 en 1717. Het uurwerk aan de buitenzijde is in 1668 door Bartholomeus Wijnbron vervaardigd en in 1889 en 1937 gerestaureerd en gemoderniseerd.
