La Co-cathédrale de Santa María la Mayor constitue le siège de l’évêché de Segorbe-Castelló, conjointement avec la cathédrale de Segorbe donc (ville bien plus petite au sud-ouest, d’environ 9000 habitants). Depuis sa première construction au XIIIème siècle, l’histoire de la co-cathédrale est remplie de péripéties.
Suite à un incendie, elle fut reconstruite au XVème siècle, et terminée en 1549; puis détruite à nouveau pendant la Guerre Civile, en 1936; puis reconstruite à partir de 1939, sur un projet de Vicente Traver Tomás, fortement inspiré, pour ne pas dire calqué, sur les plans de l’ancien édifice en ruine.
C’est en 1960 qu’elle fut promue au rang de co-cathédrale, et que fut institué le diocèse de Segorbe-Castelló. Après plusieurs décennies de travaux, ce n’est qu’en 2001 que la famille Traver (les fils de l’architecte d’origine ayant repris le flambeau) annonça la finalisation de la reconstruction.
De l’église gothique originelle seulement furent sauvées trois portes et quelques éléments décoratifs. Le temple actuel conserve néanmoins ses imposantes dimensions d’origine. Le plan en croix latine compte de trois nefs, la centrale délimitée par les piliers octogonaux. Le transept est couronné d’un ciborium couvert d’un dôme en étoile à seize pointes et huit clefs secondaires. L’entrée la plus ancienne, d’origine, se situe rue Arcipreste Balaguer.
L’accès depuis la Plaza de la Hierba présente une décoration végétale tout-à-fait remarquable au niveau des chapiteaux, tandis que la grande porte présente un style gothique plus avancé que les deux autres. À l’intérieur se trouve une représentation de l’Immaculée Conception datant du XVIIIème siècle, diverses peintures baroques ainsi que de nombreuses pièces d’orfèvrerie.
La co-cathédrale de Santa María est cataloguée comme Site d’Intérêt Culturel, et figure au Patrimoine National et Patrimoine Culturel de la Generalitat Valenciana.