Non si conosce la data di costruzione della Chiesa di San Donato, che sembra sia stata edificata su di un preesistente tempio pagano. Ma siccome già nel seicento si parla di un Vescovo a Bagnoregio, quasi certamente doveva esserci la Cattedrale, anche se non l’attuale. Le prime notizie attendibili vanno datate nella seconda metà dell’VIII sec., ma quelle più certe ed ufficiali dell’esistenza della chiesa, derivanti da ampliamenti e trasformazioni, risalgono al IX secolo. Significative modifiche dell’aspetto originario, risalgono al 1511 ad opera dell’architetto Nicola Matteuci di Caprarola, durante il vescovato dello spagnolo Ferdinando di Castiglia. Si presume che la chiesa fosse dotata di un portico, forse paleocristiano, ricordato dalle cronache del 1287 e negli statuti del 1373. Accanto alla facciata rinascimentale della chiesa, spicca il campanile romanico, a pianta quadrata su lati di 4 m per 28 m di altezza. L’interno della chiesa rivela il suo impianto originario, dotato di una navata maggiore centrale e due minori laterali, separate da arcate sorrette da antiche colonne di granito. Le pareti laterali presentano frammenti scultorei che testimoniano una fase decorativa databile intorno al IX sec. d.C., nonché pregevoli affreschi del quattro-cinquecento negli absidi minori e numerose pale d’altare di pregevole fattura. Nella parete di destra la pala raffigurante la Madonna e i Santi Domenico e Caterina, a seguire quella con i Santi Bonaventura, Francesco e Vittoria, poi il quadro della Vergine col Bambino e i Santi Tommaso, Ildebrando, Bonaventura e Vittoria; la successiva raffigura la Vergine e i Santi Bonaventura e Michele Arcangelo. Nella parete in fondo a destra di chi entra, una piccola urna marmorea sorretta da due mensole contenente, una volta, i resti di Santa Vittoria Romana Vergine, martirizzata nel 251 d.C. sotto l’imperatore Decio; le reliquie della Santa da qui vennero collocate nel 1782 sotto l’altare di San Pietro nella cappella di sinistra dell’altare maggiore.
La storia di questa Cattedrale terminerà con il terremoto dell’11 giugno del 1695, quando le autorità civili e religiose e la maggior parte della popolazione abbandonò la città. Il 16 febbraio 1699 Innocenzo XII trasferiva Cattedrale e titolo da Civita a Bagnoregio e la Chiesa di San Nicola in Bagnoregio assumeva, più tardi, il titolo di Cattedrale dei Santi Nicola e Donato.
