Il monumentale edificio fu costruito nel 1872 in sostituzione della preesistente cattedrale medievale, abbattuta il 2 dicembre del 1782. Dell’antico duomo eretto fra il 1236 e il 1387 si conserva solo un portale minore scolpito da Anseramo da Trani, oggi murato sulla parete esterna della chiesa del Rosario. La chiesa attuale fu consacrata il 28 aprile 1872. Prima di questa data, per circa novant'anni, il cantiere subì numerosi rallentamenti e cambi di progetto per i quali si avvicendarono diversi architetti tra cui Giacomo Loiacono, Giuseppe Matteucci e Michele Lamparelli. Nel 1864, il terlizzese Michele De Napoli modificò il prospetto e diresse i lavori conclusivi del cantiere, approvando anche la costruzione del campanile. La monumentale facciata riecheggia gli antichi templi greco-romani. L'interno si articola in tre navate. Scenografica la soluzione architettonica adottata per il presbiterio, elegantemente delimitato da possenti colonne che lasciano intravedere il coro retrostante. Degne di nota le tele ottocentesche di Michele De Napoli, pittore nativo di Terlizzi, e la scultura in legno policromo dell'Arcangelo Michele, del XIX secolo, di Giuseppe Volpe.