La Catedral Santa Maria Assunta, Duomo de Pienza, fue diseñada por Bernardo Rossellino y consagrada en el 1462. El edificio fue encargado por el Papa Pío II y da a la plaza que lleva su nombre.
También aquí, en un espacio muy limitado, encontramos Palacio Piccolomini y el Palacio Episcopal. Todas estas obras encajan escénicamente en la plaza y expresan mejor el concepto de "ciudad ideal" del pontífice.
La catedral, construida sobre las ruinas de la parroquia románica Santa Maria, se basa en los cánones arquitectónicos renacentistas de Leon Battista Alberti. Sin embargo, podemos identificar algunos elementos propios del estilo gótico francés, como el tejado a dos aguas, las ventanas y el hermoso rosetón central. También domina el exterior el escudo con el emblema de la Santa Sede de Pío II Piccolomini.
El interior de la catedral revela una vez más su afinidad con el estilo gótico, al estar dividido en tres naves de la misma altura según el modelo de "Hallenkirche" (un tipo de iglesia "de salón", especialmente popular en la zona alemana). De hecho, el Papa había admirado estas iglesias durante sus viajes por el norte de Europa y estaba fascinado por ellas.
Su interior está adornado con capiteles decorados y paneles pintados por los más importantes artistas sieneses de la época, como Giovanni di Paolo, Matteo di Giovanni y Lorenzo di Pietro (conocido como Vecchietta). También hay un altar atribuido a Rossellino. El ábside está dividido en tres capillas, la mayor de las cuales alberga el coro.
Piedra angular del gran diseño de Pío II, el Duomo de Pienza fue el símbolo de su gran poder, y hoy está considerada como uno de los monumentos más ejemplares del Renacimiento italiano.