Per consentirne la costruzione, fu necessario abbattere, oltre a un tratto delle antiche mura, la vecchia chiesa di Santa Maria Assunta, monumento romanico che fu sede dell'originaria Cappella Costanzo, per cui era stata pensata la pala del Giorgione nel XVI secolo.
Si presenta con una facciata a salienti che dà sulla piazza antistante. La porzione centrale si mostra tripartita da semicolonne di ordine dorico, terminanti in un architrave sovrastata da un fregio con elementi geometrici. I diversi settori della facciata sono riempiti da riquadri intonacati di rosa; nel riquadro centrale si inscrive un cerchio con scritto in lingua latinaMARIAE D.N. CAELO RECEPTAE AC D.LIBERALI PATR., a rendere nota la dedicazione della chiesa. La facciata è terminata da un grande frontone, sul quale poggiano tre statue rappresentanti Vergine e Santi.
Le due sporgenze laterali della facciata sono incorniciate da lesene doriche e sovrastate da due mezzi frontoni.
L'unica apertura è il portale d'ingresso, ornato solo da un semplice timpano e legato alla piazza da una gradinata.
Arretrato sul lato destro, sorge il campanile, una torre in laterizio ricavata dalla cinta muraria, con la cella campanaria aperta da monofore a tutto sesto con balaustrine e merlata sulla sommità. La torre ospita un concerto di otto campane in Re3, accordate secondo la scala modale misolidia, appartenenti a fonditori di epoca diversa.
Ai lati del presbiterio, due cantorie gemelle ospitano il grande organo di Gaetano Callido del 1784. Restaurato e ampliato da Domenico Malvestio di Padova nel 1908, è dotato di due tastiere di 58 note (Do1 - La5) e pedaliera concava parallela di 27 note (Do1 - Re3) a trasmissione integralmente meccanica.
Nella Cappella Costanzo trova posto l'opera d'arte più significativa: Madonna in trono col Bambino tra i santi Liberale e Francesco o Pala di Castelfranco, opera del Giorgione, realizzata nel 1502, su commissione della ricca famiglia Costanzo, affinché occupasse questa cappella.
Trafugata nel 1972 e dopo sottoposta a un lungo restauro, l'opera è ritornata nel duomo a partire dal 2006.
Sacrestia
Nella sacrestia sono conservate numerose opere d'arte di valore; di seguito un elenco delle più importanti:
La villa, già abbandonata da molti anni, fu completamente distrutta nel 1818, ma alcuni frammenti furono staccati e la maggior parte di questi è conservata nella Sacrestia del Duomo[2].
Da quel poco che è rimasto e da antiche descrizioni è stato ricostruito il complesso sistema ornamentale elaborato dal Veronese, con balaustre e finte architetture che incorniciavano figure mitologiche, storiche ed allegoriche, spesso con arditi scorci scenografici e prospettici.
Il frammento di maggiore dimensione (353 x 168 cm) raffigura Il Tempo e la Fama e mostra la freschissima fantasia compositiva del Veronese ed il suo virtuosismo prospettico, mentre la luce limpidissima e la robusta struttura delle figure rimandano ai prototipi di Michelangelo e di Raffaello.
La Torre campanaria e le absidi
Oltre a quattro tondi di putti, nella Sacrestia sono conservate due figure simboliche delle virtù: La Giustizia e La Temperanza , entrambe di circa 200 x 100 cm. Sono tra i primi esempi dell'ideale di bellezza del Veronese, rappresentata da ragazze bionde, splendide e prosperose, che da questo momento in poi sarà una tipica caratteristica della pittura veneta[3].
