La Co-cathédrale dédiée à Santa Maria Assunta est la Cathédrale de Pontremoli. Sa construction a été décidée par le Conseil général de Pontremoli le 7 juillet 1630, avec un décret établissant l'érection d'un « temple somptueux, noble et capable d'accueillir le peuple autant que possible (...) à l'endroit où se trouve l'église de Santa Maria di Piazza ». Les travaux ont commencé en 1636 sur un projet de l'architecte Alessandro Capra. Ils ont été réalisés sur l’aire obtenue par démolition de l'ancien oratoire de la Madonna del Popolo et achevés en 1687. Reconnue comme une prestigieuse collégiale en 1721, l'église a été proclamée cathédrale le 4 juillet 1787 par une bulle de Pie VI, lors de l'établissement du diocèse de Pontremoli. En 1986, elle est devenue la co-cathédrale du diocèse de Massa Carrara-Pontremoli.
La Cathédrale est un exemple emblématique des préceptes de la Contre-Réforme - établis par le Concile de Trente et codifiés dans des structures jésuites exemplaires - dont Santa Maria Assunta in Pontremoli reprend le plan. Une seule vaste nef avec des chapelles latérales et un court transept auquel s'ajoute une très haute et lumineuse coupole à l'intersection des bras.
Les fresques de la voûte de la nef et du transept, peintes par Francesco Natali à la fin du XVIIe siècle, ont été remplacées par des stucs au milieu du XIXe siècle, tandis que les stucs du chœur et de l'autel datent du milieu du XVIIIe siècle. La chapelle du Saint-Sacrement (1828) et la façade (1878-1881) conçue par l'architecte florentin Vincenzo Micheli et réalisée par les architectes Giovanni Pacini et Pasquale Poccianti, datent également du XIXe siècle. La riche décoration picturale de l'église constitue une sorte d'anthologie de la peinture italienne du XVIIIe siècle. Il s'agit notamment des peintures de sujets mariaux dans le presbytère et le chœur : la Naissance de la Vierge de Ferretti, la Visitation de Meucci, le Mariage de Peroni et l'Assomption de Giuseppe Bottani.