El primer templo de la ciudad de Chihuahua fue la capilla que se construyó en el mismo lugar en el que hoy se encuentra la catedral. Fue construida rústicamente con adobe en el año de 1703. La parroquia de Nuestra Señora de la Regla y San Francisco de Asís nació en 1709 con el inicio de la explotación del mineral. El templo fue construido entre 1725 y 1760.

El estilo arquitectónico del edificio está catalogado como barroco rico. El templo consta de tres naves; una gran nave central y dos laterales de menores dimensiones. Tiene adosada una capilla y dos torres de 40 metros de altura que alojan las campanas.

La fachada está labrada en cantera rosa y abriga profusas aplicaciones de follaje, frutas y flores. Está dividida en dos grandes cuerpos y un remate, que en realidad forma casi un tercer cuerpo.

La gran puerta es de madera labrada, enmarcada por un arco cuya clave es una tiara con las llaves de San Pedro sostenida por dos querubines.

El acceso al templo es por medio de una puerta con un arco poligonal en cuya clave se colocó el escudo pontificio. En su interior se encuentran tres naves estilo dórico, un altar principal de cantera oculto por otro de mármol de Carrara.

La catedral posee un órgano monumental traído de Alemania, el cual es considerado como uno de los mejores ejemplares de todo México.

La cúpula es semejante a la de la Basílica de San Pedro en Roma. Es octagonal, apoyada sobre un tambor en cuyos lados se abren ventanas octagonales. El inmueble cuenta con un Museo de Arte Sacro.