En 1640 se convirtió en catedral tlaxcalteca, debido a la secularización dictada en contra de los franciscanos.

Su fachada es de estilo barroco y combina de manera brillante el uso de argamasa, ladrillo y azulejo, está presidida por la escultura de San José.

Su única torre se ubica del lado izquierdo y está compuesta de un solo cuerpo con arcos de medio punto con pilastras toscanas estriadas de cada lado.

El interior esta decorado de estilo neoclásico aunque conserva interesantes muestras del arte barroco en altares y retablos. A ambos lados del sotocorro hay bellos retablos dorados del más puro estilo churrigueresco. Destacan las pinturas de la sacristía, obras del siglo XVIII.

Aquí se encuentran algunas reliquias que pertenecieron a la Capilla Real de Indios: dos pilas de agua bendita labradas en piedra, una con la imagen de Camaxtli, el dios prehispánico de los tlaxcaltecas, y otra con el escudo imperial español.