La cathédrale Sainte Marie a été bâtie presque entièrement en brique, au XIVe siècle, puis agrandie aux XVIe-XVIIe siècles, côté nord, d’une sacristie et d’un vaste chœur destiné aux chanoines.

Elle se dresse exactement au bord d'un méandre de l'Arize, dans la cité historique, près de maisons anciennes à colombage et encorbellement.

Son aspect extérieur est plutôt massif et austère (chevet plat à épais contreforts, l'édifice faisant partie du système défensif de la ville) mais la façade occidentale est flanquée d'une très élégante et haute tour-clocher octogonale (style gothique méridional, avec les 3 derniers niveaux abondamment et joliment ajourés).

L'Office de Tourisme assure régulièrement des visites guidées de la cité médiévale de Rieux-Volvestre (tradition du Tir au Papogay, histoire de l'Évêché et de la Judicature Royale, patrimoine), de la cathédrale et de son beau Trésor religieux.

Ce dernier, heureusement préservé à la Révolution, comporte : bustes reliquaires, objets de culte, ornements et vêtements sacerdotaux, chasubles en soie, chapes avec leur chapier, ... présentés avec ou dans du mobilier ancien des XIVe à XVIIIe siècles (armoires des XIVe-XVe siècles).