Die Kathedrale von Orense, die San Martín gewidmet ist, ist das wichtigste religiöse Denkmal der Stadt.

Der aus der zweiten Hälfte des 12. Jahrhunderts und der ersten Hälfte des 13. Jahrhunderts stammende Hochaltar wurde 1188 geweiht und gilt als einer der großen romanischen Tempel in Spanien und als einer der Höhepunkte des Mittelalters in Galizien.

Die späteren Ergänzungen, die ihre grundlegende Einheit nicht entstellen, bilden ein abwechslungsreiches Beispiel für die verschiedenen Stile aufeinanderfolgender Epochen (Romanik, Gotik, Renaissance, Barock, Neoklassik und Gegenwart).

Die romanische Übergangsstruktur (in diesem Sinne sehr bemerkenswert) hat einen vierundachtzig Meter langen lateinischen Kreuzplan, drei Schiffe, die durch kreuzförmige Säulen und gebogene und spitze Bögen mit gerippten Gewölben getrennt sind.

Die Architektur hat Einflüsse aus der Zisterzienserwelt in einigen Aspekten der architektonischen Struktur und aus der Compostela-Schule von Mateana in Bezug auf die Skulptur (insbesondere die Dekoration der Decken).

Die Kathedrale ersetzt die bisherige Basilika aus der schwäbischen Zeit; Einige Autoren platzieren diese primitive Basilika an derselben Stelle wie die heutige Kathedrale, während andere behaupten, dass sich dieser schwäbische Tempel an der Stelle befinden würde, an der sich heute die Kirche Santa María Madre befindet.

Die heutige Kathedrale von Orense umfasst auch die Einweihung des Bischofssitzes von San Martín de Tours, der in der schwäbischen Ära begonnen wurde.