E' oggi, come nell'antichità, il fulcro principale della vita religiosa della città, nonché il suo cardine urbanistico: lo stesso primitivo disegno del tessuto urbano di Barletta dimostra la forza centripeta della sua chiesa madre.
L'edificio attuale si presenta come un organismo complesso e non unitario, composto di due parti nettamente distinte, quella anteriore tipicamente romanica, e quella posteriore realizzata in forme gotiche. La costruzione dell'edificio attuale, infatti, iniziata nel 1126, si è poi protratta per secoli. Questa chiesa è perciò ritenuta uno dei pochi esempi di armoniosa commistione tra romanico e gotico.
Fu elevata a cattedrale dal beato Pio IX con bolla del 21 aprile 1860 . È basilica minore dal 1961. Attualmente è concattedrale dell' arcidiocesi di Trani-Barletta-Bisceglie.
Le origini del complesso su cui attualmente insiste la chiesa di Santa Maria Maggiore, sono rintracciabili in un periodo risalente ad un periodo compreso tra la fine del IV secolo a.C. e l'inizio del III secolo a.C., dunque pre-cristiano, a cui si riferisce la struttura ipogea[3] rinvenuta durante i restauri e le tombe primordiali, le cosiddette tombe a grotticella, al cui interno sono state pervenuti oltre a scheletri umani dei veri e propri corredi funebri. La costruzione ipogea è caratterizzata da un corridio che conduce alle tombe, quattro in questo caso, della tipologia a grotticella, scavate nella roccia, situata a cinque metri sotto il livello del mare. Si tratterebbe molto probabilmente di un antico tempio pagano dedicato al dio Nettuno. Questi ritrovamenti costituirebbero un'ulteriore conferma delle antiche origini della città e dell'arrivo a Barletta dei Bardei, risalente proprio al IV secolo a.C.
La concattedrale di Santa Maria Maggiore si erge in un punto nevralgico della città, a confine tra l'antico borgo di Santa Maria e il Castello con gli attigui giardini. È disposta secondo un orientamento est-ovest, con il deambulatorio gotico rivolto verso est, dunque verso il Castello e l'accesso principale verso Palazo Santacroce. Una delle principali caratteristiche logistiche della chiesa consiste nella sua disposizione a ridosso del centro storico, con il sagrato che si affaccia su Palazzo Santacroce, perfettamente integrato tra i suoi vicoli, e con via Duomo a fungere da corridoio d'arrivo alla chiesa. Proprio da via Duomo è possibile apprezzare un caratteristico scorcio del campanile, che si erge sul fianco settentrionale della chiesa. Il campanile permette l'arrivo al Castello mediante un'apertura arcuata nel suo basamento che sfocia in un ampio spazio, nel quale è possibile notare uno squarcio nella pavimentazione a ridosso del duomo: si tratta dell'antico basolato sottostante rinvenuto nei recenti lavori di scavo tenutisi nel 2007.
La decorazione scultorea presente a Santa Maria, eseguita in tempi differenti, è molto variegata: capitelli popolati da figure di animali, mostri e figure indistinte aggettanti all'interno e all'esterno dell'edificio. Il prospetto aveva tre portali, di cui sopravvivono oggi i due laterali; quello centrale andò forse distrutto in qualche terremoto e sostituito con uno rinascimentale; di esso rimangono alcuni bassorilievi, inglobati all'interno dell'edificio, con scene dell'ultima cena e dell'ingresso di Cristo a Gerusalemme.