La cattedrale di Fossano dedicata a Santa Maria e San Giovenale venne costruita negli ultimi decenni del XVIII secolo, seguendo il progetto dell’architetto Mario Ludovico Quarini, sulla precedente collegiata di Santa Maria e di San Giovenale, che risaliva al XIII secolo.
Consacrata il 25 settembre 1791, si caratterizza per l'imponente facciata neoclassica solcata da colonne corinzie. L'interno della Cattedrale, a croce latina con cupola e cappelle laterali, segue il progetto di Quarini mentre la decorazione è ottocentesca.
Vi sono dieci cappelle al suo interno, e quattro di queste (le due nel transetto e le due mediane ai lati delle navate minori) sono disegnate in modo da apparire più importanti delle altre. L'impianto proposto da Quarini per Fossano, ha alcuni elementi in comune con il secondo progetto di Alfieri per il Duomo di Torino. Quarini si è ispirato inoltre ai progetti di Bernardo Vittone per chiese a croce latina.
L’attuale edificio ospita al suo interno opere di artisti come il Claret e il Boetto ed affreschi ottocenteschi di Luigi Hartman, Davide Ortori, Emilio Morgari e Domenico Mossello. E’ presente inoltre un significativo reliquiario di San Giovenale, patrono della città. Il campanile ha invece origini quattrocentesche e venne modificato nel Seicento su disegno del Boetto con l’aggiunta di una cuspide ottagonale particolarmente raffinata.
Durante gli ultimi lavori di restauro, sono state portate alla luce diverse le fasi costruttive del principale edificio di culto cittadino, fasi di cui fino ad oggi esistevano solo testimonianze scritte o iconografiche. Prima della chiesa attuale, esisteva infatti una collegiata costruita nel Quattrocento e ampliata nei primi anni del Seicento di cui oggi esternamente resta visibile solo la torre campanaria del Boetto, mentre molti degli arredi originali sono custoditi all’interno delle sacrestie. Gli scavi hanno evidenziato diversi elementi architettonici della collegiata quattrocentesca, tra cui i muri divisori fra le navate, l’abside quadrangolare, il perimetro dell’antica sacrestia e dell’annesso cimitero. I ritrovamenti hanno inoltre confermato l’esistenza di una primitiva collegiata tardoromanica, risalente all’epoca dell’arrivo in città delle reliquie di San Giovenale (1279): di tale chiesa, molto più piccola, ma già dotata di tre navate aventi lo stesso orientamento di quelle attuali, è subito riemersa un’interessante abside semicircolare che presumibilmente terminava la navata centrale.