Questa imponente costruzione, una tra le più slanciate e di stile greco-romano, risente di ripetute ricostruzioni dovute al tempo ed alle devastanti conseguenze telluriche e bradisismiche.
Si ritiene che la prima costruzione sia avvenuta nel tempo della nascente venerazione-devozione per i SS. Martiri. La stessa costruzione non fu proprio rivolta a questi Santi, bensì alla SS. Annunziata per ancestrale legame storico-religioso con l’Annunziata di Napoli.
La devozione per i SS. Martiri funse da riflesso religioso, ma per essi fu costruita una delle tante chiese di cui si parla del passato di Lesina. A questo proposito è da ricordare la descrizione del Gallarano a proposito della storica contesa proprietà, tra Lesina ed il Principe Imperiale, per capire che di chiese dedicate ve n’erano più di una.
L'attuale chiesa Cattedrale di Lesina, costruita tra gli anni 1828 - 1837, sorge sul basamento della precedente, costruita a sua volta, nella seconda metà del '600 nei pressi della chiesa andata distrutta durante il terremoto del 1630.
Essa consta di un pronao (colonnato esterno), snello con colonne ed archi romanici. Il tetto e la volta, crollati nel 1922, videro concludersi la loro ricostruzione nei primi anni '50.
L'interno è ad unica navata con due cappelle laterali, sormontate da dipinti raffiguranti la Santa Croce e l'Eucarestia, la balaustra centrale che separa la navata dalla zona arale-liturgica con fonte battesimale è sormontata da un dipinto raffigurante l'Assunzione di Maria al Cielo. Il tutto caratterizzato da una serie di affreschi, che come i dipinti delle cappelle laterali e della balaustra centrale, sono opera del Maestro Bocchetti Gaetano di Piedimonte D'Alife nel napoletano.
Gli affreschi, in sostanza, rappresentano la vita di Gesù. Vanno dalla Natività alla Fuga in Egitto su un lato, all'Incontro di Gesù coi Dottori della Legge e Gesù con Maria e San Giuseppe Falegname sull'altro lato. Il ciclo viene concluso con l'Ultima Cena, posizionata esattamente sopra l'ingresso della Cattedrale.
Anche San Primiano e San Rocco, compatrono di Lesina, trovano posto nelle rappresentazioni artistiche della Cattedrale, esattamente a sinistra ed a destra dell'arco che separa l'abside dalla navata.

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