A catedral de invocação de Nª Srª da Assunção, foi edificada por iniciativa de João III de Portugal no lugar onde antes se erguera a Igreja de Santa Maria do Castelo. Com projeto de Afonso Álvares, foi principiada em 1556. A sua última pedra, do fecho da abóbada, foi colocada em 1571, tendo sido concluída e consagrada no mesmo século. 

O projecto é de Afonso Álvares (act.1550-1575), arquitecto e engenheiro militar ao serviço de D.João III, autor da catedral de Leiria (1552), com a qual a de Portalegre partilha semelhanças.

A pedido de D.João III o Papa PauloIII desanexou Portalegre do bispado da Guarda e criou a nova diocese (1549). Foi escolhida a melhor das igrejas paroquiais para ganhar o título de catedral anexando-lhe, para reforço de recursos, as duas paróquias mais próximas. O local escolhido foi o da igreja de Santa Maria do Castelo, por ser a paróquia com mais fregueses, mas também pos se situar na parte mais nobre da cidade.

O seu primeiro bispo foi Dom Julião. Em 1795, por determinação do bispo D. Manuel Tavares, foi restaurada, datando deste período a sua atual feição. Na ocasião, ampliou ainda o Paço Episcopal, ergueu uma edificação própria para o Cartório da Casa Eclesiástica e mandou edificar a Igreja de São Tiago. Maria II de Portugal ofereceu à Sé de Portalegre um sino fundido em Estremoz.

Nesta época adoptou-se um estilo "chão", de concepção austera com interiores e exteriores friamente racionais, volumes bem definidos, onde se nota uma certa influência da robustez e desornamentação da arquitectura militar tradicional. Não deixou de incorporar as caracteristicas do anterior estilo "manuelino" - como as abóbadas nervuradas, achatadas e à mesma altura (igreja-salão). O que indivualiza esta Sé das outras duas catedrais (Leiria) é a sua cúpola renascentista sobre o cruzeiro. A sua fachada é elegante, com volumes salientes das torres. O claustro esse foi construído posteriormente entre 1726 e 1795, albergando algumas salas, capela e cisterna.