La Cattedrale, situata nella parte più alta della collina è l'edificio più emblematico della città e include anche il complesso medievale più ricco di Tarragona. La sua costruzione iniziò verso la metà del XII secolo e fu consacrata nel 1331, per questo costituisce un buon esempio di architettura di transizione dal romanico al gotico. È un tempio a base basilicale con tre navate e transetto. La facciata principale (XIV secolo) ha come elemento principale un enorme rosone. Lo spazio dedicato al grande portale è suddiviso tra una bella immagine della Madonna con Bambino e, situate alla stessa altezza, le figure dei profeti e degli apostoli. Il campanile ha base romanica ma per il resto è di stile gotico. Il corpo superiore, ottagonale e con ampi finestroni, ospita le quindici campane, alcune delle quali risalgono agli inizi del XIV secolo. L'altare maggiore ostenta un magnifico frontone dell'inizio del XIII secolo dove sono raffigurate scene della vita del martirio di Santa Tecla. Qui si possono ammirare innanzitutto lo splendido polittico maggiore, cominciato nel 1429, opera dello scultore Pere Joan, e poi, collocata in una nicchia aperta sulla parete laterale destra del presbiterio, la tomba dell'arcivescovo Joan Aragòm, figlio di Jaume II. Il sepolcro è costituito da un sarcofago sul quale giace una figura supina di grande realismo e perfezione. Le mura e relativi affreschi che delimitano il coro sono opera del XIV secolo, mentre il complesso destinato ai cantori è costruito in legno che risale all'epoca di Pere de Urrea (1445-1489). Tra le cappelle gotiche spiccano quella dei Sarti (Sastres), della metà del XIV secolo che si può considerare il miglior esempio di architettura gotica per la sua decorazione architettonica e scultorea. Notevole è anche la cappella del battistero, anticamente dedicata a Santa Ursula e alle undicimila vergini eseguita sotto l'arcivescovato di Arnau Sescomes (1335-1346), con volta stellata e abbondante decorazione. Al fondo dell'ala meridionale del transetto ci sono tre cappelle, opera del canonico Barcelò, della fine del XV secolo. Vanno segnalate anche le cappelle di Sant Miquel e della Presentazione, sulla navata laterale destra, e quella del Cardona sulla navata laterale sinistra, tutte in stile gotico.

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