Az ősi vártemplom (Nagyboldogasszony-templom) romba dőlése után a Debreczeni-telken kezdték építeni a város új plébániatemplomát. Ez a viszonylag kicsi, egytornyú épület 1798-ban készült el. Átépítése, bővítése 1804-ben, a püspökség megalakulása után vált szükségszerűvé. A plébániatemplom átalakításának első terveit Bittheuser (Bitthauser) József, a Károlyi grófok uradalmi építőmestere készítette, ő a mainál egy sokkal egyszerűbb, szerényebb, a barokk formavilágot idéző, kéttornyú templomot tervezett. A későbbiekben Hild József pesti műépítész kapta a megbízatást, ahogyan arról a Budapesten 1966-ban kiadott Művészeti Lexikon második kötete is tanúskodik.
A teljes átalakítás Hám János püspöksége idején (1827–1857) fejeződött be, Hild főkupolával, két mellékhajóval, portáléval és két monumentális toronnyal látta el a templomot. Az átalakításnak köszönhetően — amelyhez az akkoriban épülő egri székesegyház szolgálhatott mintául — a főtemplom klasszicista stílusú lett.
A homlokzat főbb jellemzői: az antik elemek szabad alkalmazása, a nyugodt monumentalitás és az ünnepélyesség. Jellegzetesen klasszicista építészeti elem többek között a hat korinthoszi oszlopfő, valamint a timpanon, amelynek domborműve Máriát mint a mennyek királynőjét ábrázolja. A homlokzati részt az öv- és ereszpárkányok mellett füzérdíszek is ékesítik. A tervezési feladat nehézsége abban állt, hogy nem új templomot kellett építeni, hanem egy már meglévőt átalakítani. Ebből a kényszerhelyzetből származtatható a szentély viszonylag szűk tere, ezért van az, hogy oldalnézetből, a színház utcája felől aránytalannak tűnik az épület. Ez nem a tervező hibája, hiszen a homlokzatot — ahol az alkotó önállóan dönthetett — arányosság, kiegyensúlyozottság, harmónia jellemzi.
Szépek a székesegyház szobrai, díszítményei, a kor legkiválóbb alkotói munkáját dicsérik. Szatmár első köztéri szobrát 1864-ben avatták, tehát a székesegyház homlokzatának öt jó minőségű szobra premier a 19. század első felében. A Megváltó eredeti szobrát a vihar döntötte le 1852-ben, helyére 1923 körül került a ma is látható alkotás, amelyet a Szatmáron tevékenykedő Sarkadi Sándor szobrász, tanár, szerkesztő készített. A három szobor (Jézus, Szent Péter és Szent Pál) jelenleg vasrudakkal van a tetőszerkezethez rögzítve. Az eredeti Krisztus-szobor a székesegyház hátánál, az ún. Pelikán-kertben tekinthető meg.
A toronyfülkékben látható Szent István és Szent László szobra. Mindkettő kiváló, élvonalbeli művész munkája, a szerző, Turáni Kovács Imre budapesti művész a negyvenes évek elején készítette ezeket a 20. században. Ekkor nyílt arra lehetőség, hogy helyettesítsék az első világháború után szétvert eredeti szobrokat.
A székesegyház belső tere külsejével ellentétben inkább barokk hangulatú. A templombelsőt 1904-ben Meszlényi Gyula megyéspüspök újíttatta fel az egyházmegye századik évfordulójára. Az 1944-es háborús rongálásokat 1961-re sikerült helyrehozni. A kilencvenes években újabb tisztításokat, renoválásokat végeztek a belső térben. 2006-ban átcsoportosították, átalakították a szentély bútorzatát, és ezzel lényegesen növelték a viszonylag szűk teret.
A carrarai márványból készült díszes főoltárt 1905-ben alkotta Tomán Félix Ljubljanában. Ezen a klasszicista motívumok mellett barokk, sőt, keleties hatások is észlelhetőek, ezért inkább vegyes formanyelvű alkotásnak, eklektikusnak mondható. Míg a korinthoszi oszlopfők, szalagdíszek, a két térdeplő angyal klasszikus motívum, addig a kupolácskát az oltár főtestével összekötő elemek, valamint a díszvázákra emlékeztető motívumok barokk jellegűek.
A főoltárkép Pesky József alkotása, 1836-ban Pesten készült, és Jézus mennybemenetelét ábrázolja. Pesky egy ismert festődinasztia tagja, ő készítette a szentélyt szegélyező két mellékoltár, valamint az oldalhajók oltárképeit is. Az 1904-es átalakításokat illetően az összkép pozitív, de ahogy a mellékoltárok ekkor lecserélt festményei is bizonyítják, születtek megkérdőjelezhető döntések ebben az időszakban. Pesky eredeti alkotásai így sem merültek feledésbe, 2006-tól a püspöki palota konferenciatermét díszítik, az oldalhajók oltárképeit (Golgota, Pieta) kicsit később felújították.
Figyelemre méltó alkotás Reidler János 1836-ban készített kupolafestménye, amely a 12 éves Jézust ábrázolja a jeruzsálemi templomban. Ha a jobb oldali mellékhajó felől szemléljük a festményt, felfedezhetjük Szatmár két nagy püspökének, Hám Jánosnak és Meszlényi Gyulának az arcképeit. Ezek az 1904-es általános felújítások idején kerültek ide, Scheuchl Thomas egészítette ki felkérésre a kompozíciót az arcképekkel.
A belső tér az idők során új művekkel gazdagodott, ilyen többek között a szentély mennyezetén látható, vitatható minőségű Szentháromság-kép, valamint Scheuchl Thomas jubileumi freskója, amely Máriát mint a magyarok nagyasszonyát ábrázolja. Scheuchl a 19. század hatvanas éveiben alakult beuroni festőiskola tanulója volt. Műveit könnyed, kifejező ábrázolásmód, élénk színezés jellemzi. Kompozíciója középpontjában Mária ül, jobb karján a kis Jézussal. Bal kezében jogart tart, fején korona. Alakját fellegek és allegorikus tárgyakat tartó angyalok keretezik. Ez a műalkotás a kompozíciós tudás mellett a vonal- és színperspektíva kiváló ismeretéről is tanúskodik.
Tóth Gyula négy falfestménye a korai reneszánsz formavilágát idézi. Jó szakmai tudással, formaérzékkel kialakított munkák ezek, a 20. század közepe táján készültek, és arról is árulkodnak, hogy alkotójuk minden igyekezete ellenére még nem igazán jártas az egyházi festészet területén, az áhítat, a meggyőző erő hiányzik munkáiból
A Lourdes-i Szűzanya-kápolnát dr. Schlauch Lőrinc püspök létesítette a jobb oldali torony alatti fülkében. Ő 1873-tól 1887-ig vezette az egyházmegyét. A központi részt a márványkeretbe, fülkébe helyezett Lourdes-i Mária-szobor foglalja el. A kápolna a székesegyház kiemelkedő értéke, kifinomult színvilágú, változatos, igényes díszítményeit néhány éve újították fel. Ezen a részen, középtájt, az egykori raktárhelyiségben alakítottak ki egy kis emlékhelyet, amely Boldog Scheffler János egykori szatmári püspök tiszteletére készült. A bal oldali toronyfülkében van a Szent Antal-kápolna, itt tekinthető meg néhány éve Hám János püspök koporsója is, amely eredetileg a székesegyház kriptájában volt.
A templom bútorzata elegáns és egységes, különösen szépek a szentély cseresznyefából készült, díszes kanonoki padjai, amelyek jellegét a változatos formavilágú díszítmények, az aranyozott oszlopfők, ívelt könyöktartók határozzák meg. Az urnákkal, füzérdíszekkel díszített gyóntatófülkék, az arányos, egységes, egyszerűségében is szép oltár a sekrestyében a templom figyelemre méltó értékei.
A szatmári székesegyház egy hányatott sorsú, a történelem viharait nehezen átvészelő, kicsi egyházmegye főtemploma, amelyet a római katolikus hívek, egyházi vezetők az eltelt két évszázad során ragaszkodással, hittel, áldozatkészséggel őriztek, gazdagítottak és gazdagítanak napjainkban is.
