De Kathedraal-Basiliek van de Tenhemelopneming van Onze-Lieve-Vrouw van Valencia — plaatselijk bekend als La Seu — staat in het geografische en spirituele middelpunt van Valencia, op een plek die al meer dan twee millennia heilige bouwwerken herbergt. Voordat de eerste steen van de kathedraal werd gelegd, stond hier een Romeinse tempel gewijd aan Diana, daarna een Visigotische kerk en later een moskee tijdens de Moorse overheersing. Toen koning Jacobus I van Aragon Valencia in 1238 veroverde en de Reconquista de stad bereikte, werd de moskee gesloopt en wijdde bisschop Ferrer de Sant Martí nog datzelfde jaar de eerste versie van de kathedraal in. De bouw van het huidige gebouw begon serieus in 1262 en liep door tot in de 15e eeuw, wat de opmerkelijke architectonische gelaagdheid van het gebouw verklaart: de apsis en het kapittelzaal zijn Romaans, het schip en het dwarsschip zijn Gotisch, de hoofdgevel aan de Plaza de la Reina is Barok (voltooid in 1703), en de Puerta del Palau — de oudste deur, op het oosten gericht — is een opvallend voorbeeld van Valenciaans Romaans uit de 13e eeuw.
Het meest buitengewone bezit van de kathedraal bevindt zich in de Gotische Kapel van de Heilige Kelk (Capilla del Santo Cáliz), gebouwd tussen 1356 en 1369: een donkere agaten beker uit de 1e eeuw na Christus die door de Katholieke Kerk officieel wordt erkend als een sterke kandidaat voor de Heilige Graal — de kelk die Christus gebruikte tijdens het Laatste Avondmaal. De relikwie arriveerde in Valencia in 1437, overgebracht uit het klooster van San Juan de la Peña in Aragon, waar ze sinds de 11e eeuw bewaard was gebleven. Paus Johannes Paulus II celebreerde de Mis met deze kelk tijdens zijn bezoek aan Valencia in 1982, en paus Benedictus XVI herhaalde dit gebaar in 2006 tijdens de Wereldontmoeting van Families — twee pauselijke bekrachtigingen die de bijzondere status ervan bestendigden. De kapel toont ook twee panelen van de Valenciaanse Gotische meester Paolo de San Leocadio, geschilderd rond 1472.
Het beklimmen van de Miguelete — de achthoekige klokkentoren van de kathedraal, begonnen in 1381 en voltooid in 1429 — is een van Valencia's meest bepalende fysieke ervaringen. De toren rijst 51 meter op en vereist 207 treden; vanaf de top strekt het oranje betegelde daklandschap van de oude stad zich in alle richtingen uit, met bij helder weer de Middellandse Zee in het verschiet. De toren dankt zijn naam aan de grote klok die op het feest van de heilige Michaël (29 september) in 1539 werd geïnstalleerd en het Valenciaanse burgerlijke en agrarische leven bijna vijf eeuwen lang heeft geregeld. Binnen in de kathedraal bewaart het door lantaarns verlichte Gotische schip twee kleine panelen die worden toegeschreven aan Francisco de Goya, aan weerszijden van de apsis, ontdekt tijdens een 19e-eeuwse restauratie en nog steeds bediscussieerd door kunsthistorici.
Bezoekers dienen minimaal 90 minuten uit te trekken om de kathedraal, de kapel van de Heilige Kelk, het diocesaan museum (dat de Goya-panelen en middeleeuwse altaarstukken bevat) en de Miguelete-toren recht te doen. De kathedraal is toegankelijk via drie historische ingangen, elk uitkomend op een ander plein: Plaza de la Reina (Barokke gevel), Plaza de la Virgen (Puerta de los Apóstoles, een 14e-eeuwse Gotische deur beroemd als de zetel van het eeuwenoude Watergerecht) en Plaza de Almoina (Puerta del Palau). Het Watergerecht — een door UNESCO erkende instelling die al minstens sinds de 10e eeuw elke donderdag bijeenkomt om irrigatiegeschillen te beslechten — vergadert nog steeds publiekelijk bij de Puerta de los Apóstoles om twaalf uur 's middags, een levend ritueel dat al meer dan duizend jaar onveranderd is gebleven.