La Cattedrale di S. Stefano è uno splendido esempio di architettura romanico-gotica. La chiesa, a tre navate, è costruita in marmo bianco (alberese) e verde (serpentino). Risalente al XII° secolo, fu oggetto di alcune ristrutturazioni successive, principalmente quella del XV° secolo, su progetto di Giovanni Pisano. All’interno l’artista realizzò un crocifisso ligneo e il suo ultimo capolavoro, la Madonna della Cintola, nel 1317. Nel transetto (Cappella Maggiore) ci sono gli affreschi Storie di S. Stefano e S. Giovanni di Filippo Lippi, una delle massime espessioni del Rinascimento italiano, le Storie della Vergine di Paolo Uccello, e del pratese Alessandro Franchi.
La Sacra Cintola (o Cingolo) – una cintura di lana fine di color verde broccata con alcuni fili d’oro – è conservata nell’omonima cappella. Una tradizione consolidata già alla fine del XIII° secolo riferiva che l’oggetto fosse stato donato dalla Madonna, prima di essere assunta in cielo, all’apostolo Tommaso. La reliquia, fulcro della religiosità cittadina, sarebbe stata portata a Prato attorno al 1141 da Michele Dagomari, pellegrino in Terra Santa che l’aveva avuta in dote, sposando, a Gerusalemme, una fanciulla di nome Maria. L’uomo la donò in punto di morte (1172) a Uberto, preposto della Pieve di Santo Stefano, poi divenuta cattedrale. La cappella fu realizzata nel 1386-90 su progetto di Lorenzo di Filippo per custodire in maniera adeguata la Sacra Cintola. L’interno fu interamente affrescato con Storie della Vergine e della Sacra Cintola (1392-95) da Agnolo Gaddi. Nel 1434-38 per opera di Donatello e Michelozzo fu realizzato il pulpito (Pulpito di Donatello) esterno al Duomo, eminentemente destinato all’ostensione della reliquia.