La collegiata di S. Secondo, ricordata per la prima volta in un documento dell'876, sorge sul luogo dove le tradizione vuole che sia stato sepolto il martire più venerato in città. Dalle prime attestazioni le reliquie del santo protettore appaiono conservate e venerate nella basilica, dando origine ad un culto intenso che si rafforzerà nel corso dei secoli.

La chiesa nel IX secolo era situata nel suburbio della città, nei pressi della cinta muraria di età romana, in una piazza adibita a mercato. Di questo periodo rimangono poche tracce che non permettono di ricostruire l'impianto planimetrico dell'edificio.
Alla fase ottoniana risalgono la costruzione della cripta, promossa dal vescovo Bruningo intorno al 960, come testimonia un'epigrafe ritrovata nel corso di scavi nel 1888 e oggi conservata nella navata sinistra della chiesa, alla base del campanile. Della cripta originaria rimane la parte orientale, una sala ad emiciclo, con al centro quattro colonnine monolitiche che sostengono la copertura con volte a crociera. I capitelli, decorati da linee incise, con semplici motivi a spirale o a striature curvilinee a fasci paralleli, sono stati variamente datati, dal periodo longobardo al X secolo. Il campanile realizzato in laterizi, scansito da fasce marcapiano ad archetti pensili litici, risale alla fase romanica, con interventi successivi nel XIII secolo.

La chiesa venne completamente ricostruita tra il XIII e il XV secolo, con lunghe sospensioni dei lavori e ripensamenti progettuali. L'inizio dell'opera è testimoniato da una bolla di Alessandro IV del 1255 che concedeva indulgenze a chi avesse contribuito alla ricostruzione. I lavori però iniziarono soltanto tardivamente e procedettero a rilento e per tutto il Trecento.

La chiesa mantiene comunque un aspetto unitario e si presenta con una pianta longitudinale, divisa in tre navate irregolari; quella centrale termina con un'abside poligonale, quella di sinistra presenta una terminazione piatta, mentre la navata destra è stata prolungata da Vittone, nel XVIII secolo, con la realizzazione di un'abside semicircolare. Gli spazi interni risultano sfalsati dalla sopraelevazione del pavimento, attuata nel 1824, per adeguare il livello interno a quello esterno della piazza del mercato.
La facciata della chiesa conclude la fase medievale del lungo cantiere, come testimonia una lapide del 1440 nella quale viene ricordata la donazione della famiglia Borgesio per la costruzione. Presenta un profilo a capanna, con tre rosoni posti in asse rispetto ai portali di accesso, coronati da ghimberghe triangolari; i contrafforti scandiscono la composizione architettonica, riprendendo la suddivisione dello spazio interno.

La strombatura dei portali è formata da colonnine sormontate da capitelli in arenaria decorati a foglie d'acanto, rosette e testine, in parte abrasi. Il prospetto meridionale è arricchito da una serie di archetti pensili sormontati da file alternate di rombi e listelli, e presenta una serie di cappelle poligonali scandite da grossi contrafforti. Le finestre ogivali sono caratterizzate dalla bicromia data dall'uso alternato dell'arenaria e del cotto; la monofora della prima cappella ha una cornice in arenaria lavorata con motivi a foglia di quercia.
L'interno dell'edificio conserva testimonianze pittoriche tardo medievali: nelle prime tre cappelle della navata destra sono visibili resti di affreschi del primo XV secolo.