La chiesa è intitolata a San Donnino. Le prime notizie che citano la chiesa risalgono all'epoca paleocristiana.

L'attuale aspetto della chiesa ricorda i vari momenti di sviluppo: un primo momento risale tra la fine dell'XI e l'inizio del XII secolo, quando la chiesa acquisisce l'impianto basilicale a tre navate; un secondo verso la fine del XII secolo, quando il Duomo, grazie all'officina antelamica, ha una nuova facciata chiusa fra due torri e la copertura a volte. Infine, sul finire del XII secolo c'è il rifacimento dell'abside e l'inserimento nella zona più alta di una struttura costolonata; nel XVI secolo vengono aggiunte le cappelle laterali.

Nella facciata del Duomo si aprono tre portali scolpiti sormontati da protiri, quelli laterali sono di maestranze lombarde, mentre quelli centrali, con le statue di Davide e Ezechiele sono opera di Antelami. Sulla facciata è scolpito un rilievo che narra Gli Episodi dell'Infanzia di Cristo e della vita di San Donnino.

Lungo la facciata si trovano diverse statue e rilievi: sul portale di sinistra Carlo Magno e papa Adriano II, sul portale di destra S. Raimondo di Piacenza, Ercole, il leone Nemeo e il grifone con un cervo.

L'interno del Duomo di Fidenza richiama, per la struttura, il Duomo di Modena: l'impianto è a tre navate scandite da pilastri, la navata centrale è coperta da volte a crociera della fine del secolo XIII. Inoltre il presbiterio, con abside semicircolare, è rialzato sulla cripta.

Le sculture che si trovano all'interno del Duomo sono del XIII secolo, opera della bottega di Antelami. Nell'abside ci sono delle piccole figure che sostengono le colonne.

Nella cripta, a tre navate rialzate alla fine del Duecento, c'era la Madonna in trono con il Bambino di Antelami (oggi è custodita nel Museo del Duomo), mentre si può ancora vedere un sarcofago del II-III secolo utilizzato nell'Alto Medioevo per la deposizione delle spoglie di San Donnino, un'arca marmorea, che un tempo conteneva le reliquie del Santo, poi spostate sotto l'altare, scolpita con rilievi delle Storie di San Donnino di fine XV secolo.