Il Duomo o meglio l'abbaziale del Duomo quale noi la conosciamo oggi deve il suo sito attuale ad una chiesa del 1000. Essa viene menzionata in una bolla papale come "Pieve di S. Giovanni" nel 1185. Di questa Pieve non è rimasta testimonianza alcuna poiché essa venne rasa al suolo insieme con l'intero castello di Oderzo nel 1223.
Nel Quattordicesimo secolo, sotto i Da Camino, in un periodo di relativa pace, Oderzo vede sorgere la sua chiesa in muratura. Essa era in origine composta di una semplice aula a pianta rettangolare di dimensioni più piccole dell'attuale. Più corta e priva di abside aveva una lunghezza ancora oggi individuabile dal primo fascione affrescato, il più basso databile alla seconda metà dei XIV secolo. Il ritmo dei medaglioni, contenenti i dodici apostoli e la Maddalena limitavano la fine della chiesa verso la piazza. Gli ultimi contenenti una decorazione a finto marmo, sono posteriori. Questo fascione inoltre, corrispondente alla tettoia, che sovrasta la porta laterale, ci dà l'esatta dimensione anche in altezza della chiesa.
Nel corso dei XV secolo, ad opera di maestranze provenienti dal cenedese e bellunese, in più riprese vengono affrescate le pareti della navata, di questi interventi rimangono solo lacerti di scene sacre e decorazioni.
L'affresco che decora interamente la retrofacciata del Duomo è opera di Palma il giovane (Jacopo Negretti Venezia 1544 - ivi 1628), datato 1607, e consta di circa centosessanta metri quadrati.
Procedendo lungo la navata di destra si incontrano tre tele di notevoli dimensioni opera di Pomponio Amalteo (S. Vito 1505 - ivi 1588, pittore della scuola dei Pordenone). Queste opere nacquero come portelle di un organo, precedente all'attuale, che era posto contro la retro facciata. La più grande, visibile quando l'organo era chiuso, ha come soggetto la Trasfigurazione del Cristo. Qui il pittore ambienta la scena in una sorte di sipario bipartito i cui teli vengono sostenuti da angioletti. La scena suddivisa orizzontalmente prende luce dalla figura del Cristo posto tra i due profeti, mentre in basso quasi assieme all'occasionale osservatore sono posti i tre apostoli. La firma è visibile sul masso vicino al ginocchio dell'apostolo di destra.
Sulla parete laterale una tela, un tempo attribuita al Carneo, ma in realtà firmata Joachín Comin del 1667, ricorda un voto della città per la liberazione dalla peste del 1630. Rappresenta la Madonna tra i santi Girolamo e Sebastiano. Pur sconosciuto alla critica l'autore rivela un'ottima mano sia per la composizione che per il colorismo che lo fa ascrivibile alla scuola veneziana. Il tappeto musivo posto sotto la mensa d'altare è di epoca romana, rinvenuto nel giardino della vicina casa dei Battuti, venne collocato qui nel grande restauro del duomo dei 1920.
L'altare del Santissimo da sempre attribuito al Sansovino presenta, ai lati della portella del tabernacolo, frammenti di una doratura che lasciano intravedere un'annunciazione. Sulla Parete sinistra è collocata un'altra opera di Palma il giovane. La pala d'altare rappresenta la Discesa dello Spirito Santo. Mirabile per il suo effetto chiaroscurale dove è possibile evidenziare un sapiente utilizzo dei colori freddi per la resa delle zone d'ombra, anticipazione ante litteram della lezione degli impressionisti.
Continuando lungo la navata, in prossimità del fonte battesimale si può ammirare la pala rappresentante "Il Battesimo del Cristo", olio su tela, anch'essa di notevoli dimensioni, fino al 1923 collocata sull'Altare maggiore.
Le figure del Cristo e del battezzante Giovanni sono inserite in una suggestiva luce notturna, che ne esalta le figure ieratiche, scabre e possenti. La trasparenza dell'acqua, la colomba indicante lo Spirito Santo circondato da un alone di luce mettono in rilievo l'immagine di Dio proteso sul Figlio e sul mondo, suddividendo lo spazio pittorico in due zone nettamente separate, a rappresentare il mondo ultraterreno in contrasto con quello terreno individuato dalle figure nel verde azzurro dello sfondo. Ma il collegamento tra queste realtà viene sottolineato dalla presenza degli angeli che circondano tutta la scena. Ne risulta una lettura attenta ai dogmi della fede indice di una particolare sensibilità al tema affrontato dal pittore, che riesce nonostante la tavolozza quasi monocromatica sui toni dei blu e dei verde ad inserire con sapienza una nota di rosso, nel panneggio retto dall'angelo di sinistra indice della regalità e dei futuro martirio dei Cristo.
Una particolare attenzione bisogna poi porre nell'osservare la cornice di questa tela, opera d'arte anch'essa. Una cornice lignea centinata intagliata a motivi floreali dorati intervallati da angioletti dipinti a tempera con grande delicatezza, recanti quindici medaglioni ovali in cui sono miniati i Misteri dei Rosario. L'opera è ascrivibile con buona approssimazione al XVII secolo, data la preziosità di esecuzione decisamente barocca.
Le quindici tavolette, che partendo da sinistra rappresentano nell'ordine i Misteri Gaudiosi, Dolorosi e Gloriosi, sono di una stessa mano anche se purtroppo a tutt'oggi ignota. L'impianto pittorico nonostante le piccole dimensioni e la forma ovale è spesso felice, e il sapiente uso di colori brillanti e decisi (rossi, azzurri, gialli) favoriscono per quanto possibile una discreta lettura delle immagini nonostante la notevole distanza che le separa dall'occhio dell'osservatore. L'autore si palesa come abile narratore ed è quindi possibile comprenderlo nel tardo Manierismo veneto.
È stato completato di recente il recupero della splendida opera raffigurante "La Madonna col Bambino in trono" eseguita da uno dei più interessanti pittori quattrocenteschi friulani; Andrea Bellunello da San Vito, un'artista che lavora gran parte della sua vita eseguendo decine di opere, tra il Friuli e il Veneto.
La straordinaria perfezione della tecnica esecutiva nonché la scelta dell'ottima natura dei materiali utilizzati, sono la ragione principale che ha permetto a un'opera come questa di arrivare fino ai nostri giorni; quasi cinquecentocinquant'anni di vita dei quali i più passati all'esterno. La rimozione della sedimentazione di sporco ha fatto emergere la splendida azzurrite (stesa per realizzare il cielo); i toni violacei che oggi appaiono sulle vesti della Madonna aiutavano l'azzurro a raggiungere la massima brillantezza e forza cromatica.
Attraverso la pulitura si sono "scoperte" tracce di oro zecchino, applicato sul fermaglio posto in corrispondenza del seno come chiusura della veste e ancora sopra la corona della Vergine.
