La Catedral Santa Maria Assunta y San Genesio, Duomo de San Miniato, fue construida en el siglo XII, probablemente sobre las ruinas de una antigua capilla. Inicialmente dedicada a Santa Maria, fue mencionada por primera vez en el 1195 en una bula del Papa Celestino III. Cuando en el 1248 fue destruida la aldea fundada por los longobardos que se extendía a los pies de San Miniato, Santa Maria adquirió la pila bautismal y el título de San Genesio. Luego, el edificio fue reconstruido y la fachada fue decorada con escudillas de cerámica – como en la mejor arquitectura de Pisa.
En el siglo XV se amplió la iglesia y se construyó el imponente campanario, conocido como la Torre de Matilde por la leyenda que narra que Matilde de Canossa nació en el palacio adyacente, el palacio de los Vicarios.
La parte externa del muro de la fachada "con saledizas" es de ladrillo y en ella se insertan 26 escudillas de cerámica decoradas, que se distinguen por su elegancia y originalidad. En la parte inferior se abren los tres portales del siglo XVI de piedra arenisca.
El interior tiene un estilo arquitectónico neorrenacentista, resultado de la obra del siglo XIX de Pietro Bernardini, con decoraciones de estilo barroco. Las tres naves están separadas por dos series de arcos de medio punto que descansan sobre columnas jónicas de falso mármol policromado y están cubiertas con artesonados tallados y dorados del siglo XVII.
El 22 de julio de 1944, una granada de artillería estadounidense entró en la iglesia por el lucernario semicircular del brazo sur del transepto y explotó en el pasillo derecho causando la muerte de 55 personas. La catedral estaba llena de ciudadanos que habían sido reunidos en el ingreso por los alemanes.
El episodio fue la inspiración de una de las películas más famosas de los hermanos Taviani, "La noche de San Lorenzo".