La cathédrale de San Martino, avec son portique asymétrique et sa façade ornée de colonnettes, se trouve sur la place du même nom.
Consacrée en 1070 par le pape Alexandre, l’église subit différentes opérations de reconstruction, dont la dernière concerna la restauration de la façade, qui se termina en 1637 avec la fin de la construction de la Chapelle du Sanctuaire.
Elle abrite deux œuvres d’art, symboles de la ville : le tombeau d’Ilaria del Carretto, chef-d’œuvre de Jacopo della Quercia, et le Crucifix en bois appelé “Volto Santo” (“Saint Visage”).
Ilaria del Carretto était l’épouse de Paolo Guinigi, seigneur de Lucques lors des premières décennies du XVème siècle, et mourut alors qu’elle n’avait que vingt-six ans en 1405. En sa mémoire, son époux commanda son effigie au plus grand sculpteur de l’époque. L’œuvre est une des plus significatives de la sculpture de la Renaissance italienne.
Reliées à piazza San Martino, on trouve piazza San Giovanni, où se situe l’église des Santi Giovanni e Reparata, et piazza Antelminelli, avec le Musée de la Cathédrale et le bassin néoclassique conçu par Lorenzo Nottolini pour marquer la conclusion de la construction monumentale de l’aqueduc.