La catedral actual fue el primer ejemplo en Turín de la arquitectura renacentista y se construyó a instancias del obispo Domenico Della Rovere en el sitio de tres iglesias medievales dedicadas al Salvador, Juan el Bautista y la Virgen María. El proyecto fue asignado al arquitecto toscano Meo del Caprina y se llevó a cabo entre 1491 y 1498. En el siglo XVII, el edificio se reestructuró con la adición de la Capilla de la Sábana Santa, que fue diseñada por Guarino Guarini y conecta la Catedral con la Palacio Real. El campanario de San Andrés, terminado en 1469, fue erigido en 1720 con un diseño de Filippo Juvarra.

La fachada, que consta de tres puertas elegantes, es inusual ya que está cubierta de mármol blanco y es una anomalía en comparación con otras fachadas de ladrillo contemporáneas. El interior de la iglesia está dispuesto en forma de una cruz latina con tres naves en estilo gótico. Las capillas laterales tienen altares devocionales y el segundo altar en la nave de la derecha es sede de la política della Compagnia dei Calzolai de Martino Spanzotti y Defendente Ferrari.

Las escaleras a un lado y al final del presbiterio conducen a la Capilla de la Sábana Santa. Esta capilla fue construida entre 1668 y 1694 por Guarino Guarini y es una obra maestra de la arquitectura barroca. Actualmente se encuentra en restauración después del incendio del 11 de abril de 1997.