Catedrala Ortodoxă domină partea de nord a Pieţei Avram Iancu, iniţiativa ridicării acesteia aparţinând episcopului Nicolae Ivan, care, după Primul Război Mondial a obținut în acest sens sprijin financiar din partea Consiliului Dirigent al Transilvaniei. Comisia înfiinţată pentru organizarea concursului de proiecte a declarat câștigătoare planurile puternic influențate de arhitectura brâncovenească și de cea bizantină, realizate de Georges Cristinel şi Constantin Pomponiu.
Lucrările au început în anul 1923 și s-au încheiat în 1933. La ceremonia așezării pietrei de temelie din 7 octombrie 1923 au participat numeroase personalități ale vremii, printre care prinţul Carol şi Ion I. C. Brătianu,.
Pictura murală, realizată între anii 1928 și 1933, poartă semnătura profesorilor Academiei de Artă, Anastasie Demian şi Bogdan Catul; structura iconostasului a fost proiectată de Gheorghe Rusu şi sculptată de către Moise Şchiopu, iar pictarea icoanelor, începută de Gheorghe Rusu, a fost terminată de Anastasie Demian. Cele patru clopote ale catedralei au fost comandate firmei Seltenhofer din Sopron.
Noua catedrală a fost sfinţită în cadrul unei ceremonii la data de 5 noiembrie 1933, la festivitate participând regele Carol al II-lea și prinţul Mihai. Cu acest prilej, familia regală donează noului edificiu de cult marele candelabru din navă. În anul 1973, odată cu ridicarea scaunului eparhial al Clujului la rangul de arhiepiscopie, biserica a devenit catedrală arhiepiscopală.
Edificiul este construit dintr-o structură din beton armat, cu zidărie din cărămidă, având faţadele acoperite cu piatră de Baciu. Catedrala este o clădire masivă, reprezentativă, orientată pe axa nord-sud cu planul în cruce greacă, fiind compusă din pronaos, naos și altar înspre nord, cu închidere semicirculară la interior şi poligonală la exterior. Pronaosul este flancat de câte un turn de colţ, în timp ce braţele scurte ale naosului sunt prevăzute cu câte o absidă poligonală, fiind de asemenea flancate de câte două turnuleţe. Naosul este acoperit deasupra braţului lung cu o cupolă turtită cu tambur străpuns de un şir de ferestre simple, cu închidere semicirculară, iar deasupra careului se înalţă marea cupolă centrală pe tambur înalt, articulat cu un şir de arcade semicirculare, cu capiteluri decorate cu motive vegetale variate. Cupola este acoperită cu tablă decorată cu motive geometrice. Turnuleţele poartă cupole de dimensiuni reduse, în colţurile careului aflându-se proscomidiarul și diaconiconul.
Faţadele clădirii sunt decorate cu motive geometrice, cornişe proeminente, accentuate cu arcade oarbe încrucişate şi brâie cu motivul funiei răsucite, şiruri de creneluri sau coloane zvelte, ale căror baze şi capiteluri sunt decorate cu motive vegetale.
În axul faţadei principale se deschid trei portaluri încadrate de arce semicirculare, sprijinite pe coloane cu capiteluri decorate cu palmete şi frunze, buchete de flori şi perechi de porumbei. Lunetele celor trei intrări sunt decorate cu mozaicuri reprezentând busturile şi monogramele lui Iisus Hristos, a Maicii Domnului şi a Sfântului Ioan Botezătorul. Pe lintelurile de sub mozaicuri apar citate din biblie şi inscripţii referitoare la etapele de construire ale edificiului.
La interior, tribunele laterale se sprijină pe coloane scunde, cu capiteluri decorate cu motive vegetale și zoomorfe, realizate în relief plat.
Decorul predominant este pictura murală, alături de mozaic, dintre care cele mai semnificative scene sunt cele ce-o înfățișează pe Maica Domnului cu pruncul Iisus, scena Adormirii Maicii Domnului și reprezentarea lui Iisus în mandorlă.
În colţurile careului se află patru încăperi precedate de ancadramente cioplite din piatră, decorate cu grifoni, alături de un relief exuberant, compus din motivul funiei împletite, combinat cu rozete.
Amvonul este împodobit cu motive florale, cu colonete şi animale fantastice, sprijinindu-se pe figurile unor lei, realizați în ronde bosse.
În zona altarului se înalţă iconostasul cu cele trei uşi decorate cu picturi reprezentând figurile lui Iisus, a Maicii Domnului şi a Sfântului Ioan Botezătorul, precum şi scene reprezentative din Noul Testament. Registrele superioare sunt împodobite cu icoanele celor mai semnificativi sfinţi ai Bisericii Ortodoxe, delimitate de cornişe proeminente şi frize compuse din motive vegetale. Partea superioară a iconostasului este împodobită cu un coronament decorat în axa centrală cu o cruce din lemn flancată de icoana Maicii Domnului şi cea a Sfântului Ioan Evanghelistul, cu motive vegetale şi animale fantastice.
În spaţiul de sub pronaosul catedralei se află Muzeul Mitropoliei Clujului, a cărui colecție cuprinde numeroase icoane pictate pe lemn şi sticlă, obiecte de cult, potire, manuscrise liturgice din secolele XV-XIX şi tipărituri din secolele XVII-XIX.