La cattedrale è dedicata all'Assunta, la cui festa si celebra il 15 di agosto. Nella lunetta del portale principale si coglie il bassorilievo della vergine in trono con ai piedi il vescovo Arpone. Generalmente nel tempio si accede dal portale sinistro dedicato a
san Biagio, patrono della città, scolpito a rilievo nella lunetta che tiene tra le mani la città di Ostuni e le chiavi della stessa. Varcata la soglia si resta freddi ed attoniti nel constatare come nulla di medievale sia sopravvissuto agli interventi di ristrutturazione e restauri eseguiti nel corso dei secoli. Uno di questi fu fatto nel 1891, sotto il presulato dell'arcivescovo Palmieri mentre era vicario della diocesi di Ostuni monsignor Matone, il vero responsabile dei dissennati restauri e delle esagerate manomissioni patite dalla struttura. Negli anni sessanta del nostro secolo si è avuto l'ultimo restauro e si è cercato di portare alla luce quanto ancora rimasto sotto l'ampio strato di stucchi che ancora copre le vecchie strutture. La penosa immagine offerta dai capitelli romanici orrendamente mutilati ha portato a stendere definitivamenteun velo pietoso sul tentativo di riportare alla luce i resti dell'antica cattedrale. L'interno del tempio è a croce latina e due colonnati separano la nave centrale da quelle laterali. Il soffitto era a capriate, prima dell'ultimo intervento che ha portato alla eliminazione delle travi; immense tele raffiguranti scene della vita del Cristo ed il martirio di sant'Oronzo e san Biagio sono state sistemate sulla contro soffitta nel XVIII secolo. Gli altari sono complessivamente undici e, girando in senso orario, cioé da sinistra verso destra, troviamo il fonte battesimale, la cappella dedicata al Sacro Cuore, quella di san Gaetano con una tela dipinta dal Vaccaro, il cappellone dell'Immacolata della fine dell'Ottocento, la sacrestia, una tela raffigurante
sant'Oronzo e, sullo sfondo, la cappella dei Santi patroni di Ostuni (san Biagio, sant'Agostino, sant'Oronzo e sant'Irene), l'abside ed il coro sul cui sfondo si trova la pala dell'Assunta, la cappella di santa Maria della Sanità, l'affresco di santa Caterina d'Alessandria, un tempo collocato nella cappella della nobile famiglia dei Carducci, la cappella di santa Lucia (attualmente vi è l'organo), che un tempo custodiva una preziosa pala raffigurante la santa e dipinta da Palma il Giovine, il cappellone del Santissimo Sacramento, la cappella di monsignor Bisanzio Filo vescovo di Ostuni tra il 1707 ed il 1720, la cappella di san Nicola e quella di sant'Antonio da Padova. Sull'antifacciata in una nicchia si osserva una grande statua del Cristo risalente agli ultimi anni del XV secolo e appartenuto alla cappella della famiglia Martucci. Di gran pregio sono le otto tele custodite in sacrestia, risalenti al XVI-XVII secolo, e gli argenti tra cui spicca la statua di sant'Oronzo realizzata ad altezza naturale nel 1794 dal cesellatore Baccaro della città di Napoli, su commissione del ricco mercante di oli, Pietro Sansone e da pochi anni donata dagli eredi alla cattedrale.