La Cattedrale, elevata a basilica minore da papa San Giovanni Paolo II nel 1997, attualmente presenta una configurazione che è stata classificata dalla studiosa Maria Teresa Gigliozzi, come "non classificabile", risultando oggi come un complesso di rifacimenti che vengono spesso analizzati singolarmente. La fondazione è incerta ma probabilmente inseribile in epoca normanna tra l'XI e il XII secolo, propriamente, secondo la più comune consuetudine accademica, attribuibile a Goffredo d'Altavilla, primo conte di Conversano dal 1072 al 1110; questa ipotesi appare però poco probante a causa dell'effettiva mancanza, a oggi, di appropriate testimonianze documentali e materiali. Gli studiosi hanno altresì individuato quella che è stata definita come una seconda fase costruttiva nel tardo Duecento, momento in cui si presume venne aperto il rosone e il portale principali in facciata. L'aspetto per così dire definitivo, si raggiunse nel Trecento: sul prospetto principale, una lapide datata 1359, testimonia la conclusione dei lavori eseguiti per volontà del vescovo Pietro D'Itri; questa fase è l'unica certificata da una prova sicura. Dopo i rifacimenti in età angioina, il Barocco dettò lo stile di nuove aggiunte che interessarono quasi completamente l'interno della chiesa. Nella seconda metà dell'Ottocento poi, in occasione di restauri manutentivi della chiesa, venne proposta un'azione di restauro "in stile" dall'architetto Sante Simone, un progetto per eliminare le superfetazioni barocche che, però, non venne accolto positivamente e che quindi non si portò a termine; qualche tempo dopo però, nel 1911, un vasto incendio colpì duramente l'interno della chiesa spogliandola di tutti gli stucchi e di tutte le decorazioni barocche lasciando la chiesa con un'aspetto che, seppur compromesso, si avvicinava di più alla originaria semplicità. Anche l'apparato decorativo dell'interno della basilica risulta essere il frutto dell'operato di artisti e maestranze appartenenti a varie epoche, e per essi la critica ha avanzato diverse proposte attributive.