La cathédrale de l'archidiaconé, l'église principale de Tolmezzo, présente une façade qui n'a été achevée qu'en 1931, ce qui ne lui rend pas pleinement justice : en effet, elle ne fait que concrétiser, avec quelques modifications, le projet original qui avait été présenté, et pour le reste de l'église réalisé en 1764, par l'architecte Domenico Schiavi.

Remarquez la girouette de l'archange au sommet du clocher, une présence typique sur de nombreuses églises frioulanes, qui ne mesure pas la force du vent mais tourne théâtralement pour indiquer sa direction, et surtout l'intérieur de l'édifice.
La grande nef unique, avec des chapelles latérales et un presbytère surélevé, présente trois fresques au plafond attribuées à Antonio Schiavi et, sur le maître-autel, un remarquable tableau de la Vierge à l'Enfant avec les saints Martin l'évêque et Charles Borromée, datant probablement de 1763, réalisé par l'artiste vénitien Francesco Fontebasso. Parmi les autres œuvres, on trouve des tableaux de Pier Antonio Novelli (Vierge à l'Enfant et saints, Décapitation de saint Hilaire) et de Gaspare Diziani, un retable de Girolamo da Ponte dit Bassano (Rédempteur, la Vierge et deux saints franciscains), un beau crucifix en bois du XVIe siècle, un meuble de sacristie du XVIIIe siècle sculpté par Matteo Deganutti, un artiste de Cividale, un bénitier du XVIe siècle également élégamment sculpté, et un ciboire du début du XVIe siècle.

Au-delà de son aspect actuel, S. Martino est en fait une église très ancienne, qui a été rénovée à plusieurs reprises au cours des siècles, d'abord aux XVIe et XVIIe siècles en raison du tremblement de terre consécutif à la peste de 1512, puis au XVIIIe siècle en raison de l'accroissement de la population et du rôle économique de Tolmezzo.