La cathédrale, de style gothique, est le grand temple de Valence, et sa tour du Miguelete, l'un des symboles de la ville.

La cathédrale fut érigée sur une ancienne mosquée, à partir du XIII^e siècle ; elle subit cependant de nombreuses retouches jusqu'au XVII^e. On y retrouve plusieurs styles architecturaux, avec une nette prédominance du gothique. L'un des joyaux de l'intérieur du temple est la chapelle du Santo Cáliz, l'ancienne salle capitulaire, avec sa jolie voûte en étoile, une image du ciel avec les 12 apôtres et le couronnement de la Vierge. Parmi tous ses objets, se trouve la relique du Saint Calice, un verre du I^er siècle ap. J.-C., que d'après la tradition, Jésus aurait utilisé pour instituer l'eucharistie. À l'extérieur de la cathédrale, se distinguent la porte du Palau, la plus ancienne du temple, de style roman avec des éléments mudéjares, et celle des Apóstoles (XIV^e siècle). Précisément, tous les jeudis à 12h00, se tient le Tribunal des Eaux. Il s'agit d'une institution établie par le roi Jacques I^er au Moyen Âge, formée de huit laboureurs élus tous les deux ans par les agriculteurs irrigateurs de la huerta de Valence, et dont l'objectif est de faire justice dans le domaine de l'irrigation et de la distribution de l'eau du Turia, à travers une procédure orale et en langue valencienne, dont les verdicts sont sans appel. Le Tribunal des Eaux reste encore aujourd'hui une institution modèle.