Dedicato a Santa Maria la Cava e Sant’Alfio, fu edificato nell’impianto attuale tra il 1700 e il 1752; attribuito tradizionalmente all’architetto Vincenzo Vella da Malta, sorse dopo il
catastrofico terremoto del 1693, sulle rovine della precedente basilica dedicata a S. Alfio. Ha impianto basilicale a tre navate, secondo lo schema tradizionale delle basiliche memorie o “Funerarie”, edificate sulle tombe dei martiri sin dell’epoca paleocristiana.
I lavori per la costruzione dell’attuale Duomo impegnarono per quasi cinquant’anni le risorse della città ma il lavoro non fu mai completato secondo il progetto originario, e infatti sono ancora visibili diverse parti prive di decorazione pittorica che attestano la precarietà di mezzi e soprattutto di risorse economiche con le quali la chiesa fu costruita. L’edificio è preceduto da un sagrato di ciottoli bianchi e neri con motivi geometrici; la facciata di impronta cinquecentesca è a tre ordini, di cui l’ultimo è costituito dalla torre campanaria, nella cui nicchia centrale, spicca il campanone, fuso nel 1595 “ad honorem Dei et sanctorum fratrum martirum Alphii Philadelphii et Cirini...” e la porta lignea centrale. All’interno la chiesa, riccamente decorata, è divisa in tre navate da due file di sei colonne per lato, numero simbolico indicante i dodici Apostoli; sull’arco trionfale è posta una scritta nella quale si attesta che la comunità ecclesiale di Lentini riconobbe Maria, Madre di Dio, prima del Concilio di Efeso.
Gli affreschi della volta centrale e del transetto, i quadri degli altari laterali e del vano presbiteriale sono dei secoli XVII e XVIII e raffigurano i tanti martiri e la storia della comunità ecclesiale locale. Nel catino absidale è posto un organo a canne di Gaudenzio Gaetano Giummarra della seconda metà del XVIII sec., mentre, nella navata sinistra, viene custodita una pregiatissima icona del XII sec. raffigurante la Madonna Odigitria (chiamata, secondo la tradizione popolare locale, Madonna del Castello).
Nella navata destra, spiccano l’altare papale edificato e consacrato nel giugno 1772, i tre arcosoli paleocristiani affrescati, ritenuti i sepolcri dei Santi Patroni di Lentini, facenti parte di un più ampio complesso catacombale e meta di pellegrinaggi.