Der Dom wurde 1484 geweiht, um die Reliquie des Heiligen Tischtuchs aufzunehmen, ein Wunder, das unweit von Gruaro geschah. Die Ereignisse sollen auf das Jahr 1294 zurückgehen. Während des Waschens der heiligen Gewänder aus Valvasone erschienen auf dem Stoff eines Tischtuchs Blutflecken, die von einer vergessenen geweihten Hostie im Inneren stammen sollten. Das Gebäude wurde ab 1449 im spätromanischen Stil errichtet, im Laufe des folgenden Jahrhunderts eingerichtet und Ende des 19. Jahrhunderts im neugotischen Stil umgebaut, wobei zahlreiche Holzelemente durch Marmor ersetzt und eine neue Fassade hinzugefügt wurden. Die Kirche beherbergt eine Orgel aus dem 16. Jahrhundert, die perfekt funktioniert und die einzige noch existierende in Italien aus der berühmten venezianischen Renaissance-Tradition ist. Die Orgel verfügt über goldene Verzierungen und bemalte Türen von Pomponio Amalteo und Giovanni Antonio de’ Sacchis, genannt il Pordenone, zwei der bekanntesten Künstler der Zeit.

Das wichtigste religiöse Gebäude in Valvasone ist dem Heiligsten Leib Christi gewidmet, eine Widmung, die einen Großteil seiner historischen und künstlerischen Ereignisse zusammenfasst und erklärt.

Der Tradition zufolge wurde der Dom nach einem Ereignis in Gruaro (einem Ort, der heute in der Provinz Venedig liegt) entlang der "roggia Versiola" erbaut, wo 1294 (aber wahrscheinlicher 1394) eine fromme Frau, die ein Tuch aus der nahegelegenen Kirche San Giusto wusch, eine geweihte Hostie bemerkte, die von einem zweifelnden Priester nachlässig im Leinen vergessen worden war, aus der Blut floss, das den Stoff unauslöschlich markierte.

Die Dokumente belegen, dass zu Beginn des 15. Jahrhunderts das heilige Tuch nach Valvasone transportiert und auf einem speziellen Altar der alten Pfarrei, die Santa Maria delle Grazie und San Giovanni gewidmet war, aufgestellt wurde. Diese erlebte nach dem Bau des Doms einen Verfall, der zu einem langsamen, aber unaufhaltsamen Niedergang führte, der 1866 mit dem endgültigen Abriss endete.

Am 28. März 1454 verfügte Papst Nikolaus V., dass das kostbare Tuch den Valvason anvertraut wurde (die inzwischen die Burg von Gruaro an den Abt von Sesto im Austausch für die Villen von San Lorenzo und Orcenico Superiore abgetreten hatten), unter der Bedingung, dass sie eine neue Kirche errichteten, um es zu beherbergen, die dem Heiligsten Leib Christi gewidmet werden sollte.

Das römische Urteil überlagerte die Entscheidung, die 1449 in der Kirche San Giacomo aus dem 13. Jahrhundert (die sich im heutigen ehemaligen Postamt befindet) unter der Schirmherrschaft von Graf Giacomo Giorgio di Valvason getroffen wurde (die Wappen der Grafen, die Schutzherren des Doms, sind an verschiedenen Stellen der Kirche gut sichtbar, so dass sie fast wie eine Palastkapelle erscheint), ein neues religiöses Gebäude zu errichten, in dem auch die Reliquie innerhalb des zweiten Mauerrings in einem im Besitz der Grafen befindlichen Gebiet aufbewahrt werden sollte, als Ersatz für die unzureichende und abgelegene Pfarrkirche.

Die Bauarbeiten für das neue Zentrum des religiösen Lebens in Valvasone verliefen nicht besonders schnell, möglicherweise aufgrund der Anwesenheit einer noch nutzbaren Pfarrkirche, und erst 1466 wurde das Dach gedeckt; während die heilige Reliquie um 1479 in ihre neue und endgültige Heimat überführt wurde, ein Datum, an dem die Kirche sicherlich genutzt wurde, auch wenn der Abschluss des Baus um 1484 liegt, als am 8. September, dem Tag der Geburt Marias, die feierliche Weihe stattfand.

Aus architektonischer Sicht präsentiert sich das Gebäude mit einem äußerst einfachen und strengen Erscheinungsbild, das die typischen Muster des Franziskanerordens (der seinerseits vom Zisterzienserorden abgeleitet ist) nachbildet, möglicherweise auch aufgrund praktischer Anforderungen im Zusammenhang mit dem gewählten Standort.

Die Bausubstanz, die wir heute bewundern, ist im Wesentlichen dieselbe wie im 15. Jahrhundert: ein großer rechteckiger Saal, der wie üblich nach Osten ausgerichtet ist (auf einem Standort, der niedriger als der umliegende Platz liegt), mit einem einzigen Schiff, dessen Dachstühle sichtbar gelassen wurden, während Spitzbögen den rechteckigen Chorraum und die beiden ihn flankierenden Kapellen einrahmen (die linke ist weniger tief, um Platz für den mächtigen Glockenturm zu schaffen, der noch eine 1733 gegossene Glocke beherbergt, aus dem Metall eines zwei Jahrhunderte älteren Exemplars).

Ursprünglich sollte die Fassade die Strenge des Inneren getreu widerspiegeln, mit einem Satteldach und einem einzigen Eingang in der Mitte, über dem ein großes Rundfenster thronte, an dessen Seiten möglicherweise zwei weitere kleinere Fenster angebracht waren, die symbolisch die heilige Dreifaltigkeit nachbildeten.

Der Chorraum hingegen wurde von zwei hohen Spitzbogenfenstern erhellt, die im 19. Jahrhundert zugemauert und durch ein Rosettenfenster ersetzt wurden. Kürzlich wurden die beiden Öffnungen wiederhergestellt, was die Entfernung der Einfügung aus dem 19. Jahrhundert zur Folge hatte und diesen Teil des Gebäudes in seine ursprüngliche Struktur zurückversetzte; zudem konnte dadurch an der Rückwand die Reste einer pflanzenförmigen Freskendekoration hervorgehoben werden.

Das heutige Erscheinungsbild der Fassade und eines Großteils des Tempels ist einer Reihe von radikalen baulichen Eingriffen zu verdanken, die zwischen 1889 und dem Beginn des 20. Jahrhunderts durchgeführt wurden (mit dem Eingriff des Sanvitese Luigi Paolo Leonardon).

Außerdem veränderte die neue spätneunzehnte Jahrhundertfassade – betont durch den Abriss des Turms, der ihr gegenüberstand – radikal die Funktion der Nordseite, die aufgrund der besonderen städtebaulichen Gestaltung der Gegend im Wesentlichen die Rolle der Hauptfassade übernommen hatte (ähnlich wie im Dom von Spilimbergo), wie man noch heute an dem kunstvollen Terrakotta-Fries und den dekorativen Fresken mit geometrischen und figürlichen Motiven erkennen kann (so wie sicherlich alle Fassaden der Gebäude, die das heilige Bauwerk umgaben, freskiert waren), unter denen die Überreste einiger Heiligenbüsten hervorstechen, die in den Raum unter den hängenden Bögen unter dem Gesims eingefügt sind.

Das Innere des Doms, trotz seiner über fünfhundertjährigen Geschichte, weicht nicht wesentlich von der ursprünglichen Absicht ab, einen Raum mystischer Einfachheit zu schaffen, in dem die Aufmerksamkeit des Gläubigen ausschließlich auf die heilige eucharistische Reliquie gerichtet werden sollte.

Dieses Vorhaben wurde durch die jüngsten Änderungen (von 2004) im Chorbereich noch deutlicher, die mit der Rückverlegung des im 17. Jahrhundert unter dem heiligen Bogen platzierten Altars kulminierten und so die alte Raumaufteilung wiederherstellten.

Der Hauptaltar, ein Werk aus der zweiten Hälfte des 17. Jahrhunderts, reproduziert die Architektur eines kleinen Tempels, bereichert mit polychromen Marmor, in dessen Tabernakel seit 1793 das heilige Tuch aufbewahrt wird. Darüber hat ein großes hölzernes Kruzifix seinen Platz gefunden, das Pomponio Amalteo oder besser seiner Werkstatt zugeschrieben wird, datiert um 1556-1557 und in einem absichtlich verspäteten Stil ausgeführt, der an Beispiele des vorherigen Jahrhunderts erinnert.

Im 16. Jahrhundert war der Hauptaltar mit einem Altarbild geschmückt, das nun verschwunden ist und den Erlöser darstellte, während das heilige Leinen in einer kleinen vergoldeten Kupferancona aufbewahrt wurde.

Nach den Empfehlungen des apostolischen Visitators Cesare de Nores, Bischof von Parenzo, der den gegenreformatorischen Anweisungen folgte, wurde der Hauptaltar mit einem Tabernakel ausgestattet, in dem die Heilige Eucharistie in der Mitte des Chors und nicht mehr, wie es auch in Valvasone geschah, in einer einfachen Nische platziert wurde.

Im Laufe des 17. Jahrhunderts wurden auch die beiden Seitenkapellen, die linke den Heiligen Jakobus dem Älteren und Christophorus und die andere der Heiligen Katharina von Alexandria gewidmet, radikal umgestaltet.

Entlang der Seitenwände befinden sich zwei weitere Altäre: links der dem Heiligen Nikolaus Bischof gewidmete und auf der gegenüberliegenden Seite der der Heiligen Kreuz.

Der erste ist im neugotischen Stil, während der Arbeiten des späten 19. Jahrhunderts, die auch die Fassade betrafen, geschaffen und ersetzt einen Altar von 1678, ein Werk der Steinmetze von Meduno Giuseppe und Daniele Ciotta. Darin befindet sich ein Altarbild des venezianischen Malers Matteo Luigi Canonici, bezahlt im Jahr 1791, in dem der betende Heilige Nikolaus vor der Jungfrau mit dem Kind dargestellt ist.

Der der Heiligen Kreuz gewidmete Altar hingegen – den die Gräfin Giulia di Valvasone 1576 mit einem Vermächtnis von 1000 Dukaten ausstattete – wurde 1705 von Francesco Caribolo ausgeführt und erfuhr zu Beginn des 20. Jahrhunderts erhebliche Änderungen. Er beherbergt ein Altarbild des Malers Anzolo di Portogruaro aus dem Jahr 1605, in dem die Heilige Helena und die Auffindung des Kreuzes dargestellt sind.