Su commissione del vescovo Dionigi Latomo Massa i lavori di costruzione della ?hiesa iniziarono nel 1763 su progetto dell’architetto Felice De Palma. La Chiesa fu consacrata e aperta al culto solo nel 1845 quando i lavori furono terminati a seguito di drammatici periodi di carestia.
L' ampia facciata, che risulta essere incompleta, si compone di due ordini, quello inferiore, in cui si aprono i tre portali d'ingresso, è scandito dal ritmo delle paraste scanalate che li inquadrano (otto in tutto) sormontate da elaborati capitelli; nell'ordine superiore troviamo l'elegante trabeazione decorata con un motivo a festone e sormontata dal timpano.
Sul portale principale è presente una lapide marmorea sovrastata dallo stemma della città.
Il De Palma aveva ideato la facciata con ricchi decori consona al ruolo di cattedrale, ma quando nel 1818 la diocesi di Alessano venne unita a quelle di Ugento il progetto della facciata fu revisionato in veste molto più modesta dall'ingegnere B.Torsello.
La Chiesa presenta una pianta a croce latina scandita da tre navate definite da pilastri con archi a tutto tondo. La volta è a crociera e presenta al centro del transetto una cupola semisferica con lucernario.
I bracci del transetto ospitano due altari monumentali chiusi da balaustre in pietra.
Nel braccio destro vi è l’altare di San Trifone, Santo patrono della ?ittà, di fattura ottocentesca. La tela che raffigura San Trifone in gloria è è attribuibile al pittore alessanese ???nzo Letizia e risale al 1657.
Il braccio sinistro ospita invece l' altare di ispirazione gotica con la tela di Sant’Oronzo dipinta dal Bottazzi nel 1867.
La navata centrale ha terminazione absidale semicircolare con al centro una nicchia contenente la statua lignea del Salvatore di Tito Ridolfi.
La zona presbiteriale è delimitata da una balaustra in marmo policrome e contiene al centro l' Altare Maggiore realizzato dal marmista Giacomo Loparco su commissione: di don Carlo Palese nel 1965, sostituendo quello più antico in pietra.
Le due cappelle poste agli estremi del prebisterio , la Cappella del Sacramento a sinistra e la Cappella di San Raffaele a destra.
Quest'ultima conserva ancora lo stemma quattrocentesco dei Del Balzo, signori di Alessano e la preziosa tela raffigurante l'Arcangelo Raffaele e Tobiolo inviata da Napoli nel 1850 dalla duchessa Maria Riari Sforza d'Aragona.
La tela fu attribuita a Carlo Sellito,ma a seguito di recenti studi viene inserita tra le opere di Paolo Finoglio esponente di spicco del naturalismo caravaggesco a Napoli nel XVII secolo.
La tela raffigura l'Arcangelo Raffaele e Tobiolo sorpresi da un fascio di luce netta che blocca gesti e movimenti.
Icorpi sono quindi illuminati mentre il restante ambiente è avvolto da una penombra cupa,interrotta appena da un lontano tramonto.
Tutti elementi che rimandano ad un linguaggio ancora tardomanierista, ma che presagiscono il nascente filone del naturismo caravaggesco interpretato dal Finoglio.
Nella navata di San Raffaele è collocato, in prossimità dell'ingresso laterale, il fonte battesimale marmoreo donato dalla Banca Tamborino Sangiovanni nel 1965.
Altri elementi di pregio della Chiesa sono senz'altro il pulpito ligneo scolpito da Giuseppe De Cupertinis nel 1879 e l'organo a canne costruito a Napoli da Giuseppe Gallo nel 1778.
Entrando nella sacrestia, in alto, è possibile ammirare una targa ovale coronata da due putti alati che sorreggono uno stemma vescovile.
Altri due putti, in basso, affiancano una targa con l'epigrafe che ricorda la consacrazione della cattedrale normanna fatta dal vescovo Granafei nel 1656.
L'opera è firmata da Placido Buffelli uno tra gli artisti scultori salentini più importanti del XVII secolo.
In prossimità del trasneto troviamo un'altra targa incassata nella muratura raffigurante la Madonna Czetochowa che rimanda la memoria al soggiorno dei soldati Polacchi ad Alessano tra il 1945-46