Zespół Bazyliki Archikatedralnej Wniebowzięcia Najświętszej Maryi Panny składa się z dwóch połączonych ze sobą budynków kościelnych: starego (z pocz. XVII wieku) oraz nowego (z pocz. XX wieku). Późnorenesansowy Stary Kościół Farny został zbudowany w latach 1617-26, z fundacji Piotra Wiesiołowskiego. Jest to murowana, jednonawowa świątynia z wieżą nad kruchtą, nakryta dwuspadowym dachem. Wewnątrz znajduje się późnobarokowe wyposażenie ufundowane przez Jana Klemensa Branickiego. Ściany wewnętrzne w 1751 roku zostały pokryte polichromią wykonaną przez Antoniego Herliczkę. Nad drewnianym ołtarzem głównym, pokrytym białą polichromią ze złoceniami, wisi obraz Wniebowzięcia NMP, namalowany przez Augustyna Mirysa. Nad obrazem widnieje oko Opatrzności Bożej. Niżej znajduje się mensa z tabernakulum. W mensie znajduje się antepedium, którego środkowa scena przedstawia wniebowzięcie NMP; z prawej strony widnieje prorok Eliasz; z lewej – mężczyzna zwrócony twarzą do Maryi. Po obu stronach ołtarza głównego znajdują się rzeźby św. Piotra i Pawła z 1751 roku autorstwa Jakuba Fontany lub Jana Jakuba Plerscha. Oprócz ołtarza głównego w kościele znajduje się ołtarz Jezusa Ukrzyżowanego. Na ścianie Starego Kościoła wisi Epitafium Izabelli Branickiej. Jest to haftowana tkanina w pięknej ramie z 1811 roku. Świątynia posiada późnobarokowe organy ufundowane przez Jana Klemensa Branickiego i zbudowane w 1753 roku przez Antoniego Wierzbowskiego. Kościół stanowił mauzoleum rodzinne rodu Gryfitów-Branickich. Po obu stronach ołtarza znajdują się rodzinne nagrobki. W podziemiach Starego Kościoła znajdują się krypty, wśród nich „krypta fundatorów” w której spoczywają m.in.: Katarzyna Poniatowska (zm. 1772 roku) i Izabella z Poniatowskich Branicka.

Obok Starego Kościoła Farnego znajduje się o wiele większy, nowy kościół neogotycki, wzniesiony w latach 1900–05 według projektu Józefa Piusa Dziekońskiego. Wierni dostali od władzy carskiej zgodę tylko na rozbudowę istniejącego kościoła ufundowanego przez Wiesiołowskich, ponieważ w ramach polityki rusyfikacji ludności polskiej nie pozwalano na budowę nowej świątyni. Jednak przybudówka, powstająca w miejscu prezbiterium Starego Kościoła, rozrosła się i to pod okiem władzy, w dużej mierze korumpowanej przez mieszkańców. 17 września 1905 roku uroczystego poświęcenia kościoła z rozporządzenia biskupa wileńskiego Edwarda von Roppa dokonał prałat wileński, ks. Jan Kurczewski. Prace wykończeniowe we wnętrzu zakończyły się 27 października 1907. Po II wojnie światowej z powodu zmiany granic państwowych metropolita wileński Romuald Jałbrzykowski został zmuszony do opuszczenia wileńskiej siedziby i przeniósł się do Białegostoku, który z czasem stał się siedzibą władz archidiecezjalnych. Kościół zaczął wówczas pełnić rolę prokatedry. W latach 1971-74 przeprowadzono zakrojony na szeroką skalę remont prokatedry, w tym remont dachu i elementów konstrukcyjnych wież. W 1977 roku w lewym ramieniu transeptu urządzono kaplicę Matki Bożej Ostrobramskiej, umieszczając w niej kopię obrazu z Ostrej Bramy autorstwa Łucji Bałzukiewiczówny. Kaplicę tę uroczyście poświęcił kardynał Karol Wojtyła w dniu 27 listopada 1977 roku, a 5 czerwca 1995 roku miała miejsce uroczysta koronacja białostockiego wizerunku Ostrobramskiej Matki Miłosierdzia.

Nowy kościół jest budowlą trzynawową z jednonawowym transeptem, rozplanowaną na motywie krzyża łacińskiego. Korpus główny dzieli się na cztery przęsła poprzeczne. Dodatkowe przęsło jest w części prezbiterialnej. Prezbiterium o szerokości nawy głównej jest zamknięte pięciobocznie. Po obu stronach prezbiterium znajdują się zbudowane na planie kwadratu kaplica i zakrystia, które zostały przedłużone poprzecznie w stosunku do osi głównej kościoła i zamknięte trójbocznymi apsydami. Na osi naw bocznych znajdują się wieże a w ich przyziemiu – przedsionek wejściowy. Przedsionki wejściowe znajdują się również na styku naw bocznych i transeptu. Świątynia jest długa na 90 m i wysoka na 72,5 m (wieże).

Katedra jest usytuowana przy Rynku Kościuszki. Zdjęcia wykonano we wrześniu 2020 roku.