La Cattedrale dedicata a S. Valentino è stata costruita tra il XII e il XIII secolo, secondo il modello della Basilica di S. Nicola di Bari. La chiesa ha un'imponente facciata tripartita verticalmente da lesene, con cuspide e spioventi, ed è aperta da tre portali (quello centrale magnificamente scolpito con motivi vegetali e scene del Nuovo Testamento), quattro finestre bifore ed uno splendido rosone fiancheggiato da animali su colonnine pensili;   il fianco meridionale, che si affaccia sulla piazza, presenta l'elegante loggiato a esafore su colonnine e capitelli a stampella riccamente scolpiti. L'interno è diviso in tre navate ritmate da colonne e pilastri con semicolonne addossate; della ricca suppellettile originaria (tra cui l'altare, il ciborio, la recinzione presbiteriale), dispersa e smembrata dalla bufera di trasformazioni di età barocca, ci restano oggi testimonianze parziali. Tra queste è di particolare interesse l'ambone, oggi addossato al pilastro destro di sostegno dell'arco trionfale, ma in origine sistemato tra le ultime due colonne a sinistra della nave maggiore. Realizzato quasi integralmente in marmo, smontato nel Seicento e rimontato parzialmente nel secolo successivo, l'ambone bitontino è uno dei pezzi più celebrati della scultura pugliese, non soltanto per la preziosità arcaizzante degli intagli, degli intrecci, dei trafori, ma anche per l'iscrizione posta sotto il lettorino (HOC OPUS FECIT NICOLAUS / SACERDOS ET MAGISTER ANNO MILLESIMO / DUCENTESIMO VICESIMO / NONO I[N]DICTIONIS SECUNDE) che consegna alla storia il nome dell'artefice (lo stesso prete Nicola che si firma sul basamento del campanile della cattedrale di Trani) e la data dell'esecuzione (1229).
L'interesse per l'ambone deriva dalla presenza di una lastra triangolare inserita nel parapetto della scala, incorniciata da una fascia decorata ad incrostazione, che mostra un'enigmatica scena profana scolpita a bassorilievo: vi si trovano quattro personaggi in posizione frontale, inquadrati sotto una fila di archetti, uno seduto e tre in piedi, ed un uccello piumato (forse un'aquila) al margine inferiore destro.
Tradizionalmente identificati come membri della famiglia sveva, i personaggi potrebbero rappresentare (partendo dalla figura seduta a sinistra) Federico I Barbarossa nell'atto di trasmettere lo scettro ad Enrico VI, e di seguito Federico II ed il figlio Corrado, in una sorta di celebrazione della dinastia; oppure, se la figura seduta fosse femminile (come sembrerebbe a giudicare dalla pettinatura e dal tipo di corona), potrebbe trattarsi addirittura della personificazione della città di Bitonto cui Federico imperatore, il personaggio coronato al centro della composizione, invia attraverso un messaggero lo scettro, simbolo della sua condizione di città regia, e cioè posta sotto l'esclusiva autorità del re.

Altre foto della cattedrale e degli scavi basilica paleocristiana sotterranea.