Il Duomo di Thiene, dedicato a San Gaetano ed edificato nel luogo dove un tempo si trovava la Pieve di Santa Maria Assunta, è uno degli edifici più importanti della Città ed è documentato a partire dal 1166. Un tempo di dimensioni contenute, il Duomo fu oggetto di ampliamenti e modifiche nel corso dei secoli per accogliere i sempre più numerosi fedeli; il nuovo Tempio (del 1932) presenta una struttura a croce latina con tre navate, otto colonne monolitiche in marmo di Chiampo che sostengono gli archi sui quali si innalza, fino a 42 m di altezza, l'imponente cupola.
Interessante è il soffitto a 15 cassettoni di O. Calderai (1796) che domina la navata mediana, e la facciata imponente, di colore giallo tenue, con colonne bianche.
Sono visibili al suo interno importanti e significativi dipinti di G. B. Pittoni, E. Ballante, G. Carpioni e A. Zanchi.
Esternamente, sul lato orientale, si trova il sarcofago di Miglioranza Thiene (sec. XIV), uno dei figli di Vincenzo, capostipite della nobile famiglia che viveva in Città.
MUSEO DI ARTE SACRA
Situato a fianco del Duomo, nel suggestivo ambiente della Canonica, è allestito dal 1999 un prezioso Museo di Arte Sacra il quale ospita parametri sacri finemente lavorati, icone, documenti, arredi e oggetti liturgici, realizzati in oro e argento nelle Botteghe Veneziane. Opere di rilievo sono il sontuoso baldacchino del 1771 intessuto in oro e argento, i Reliquiari della Santa Croce e del Prezioso Sangue, l'Ostensorio del Santissimo Sacramento e lo splendido Calice delle virtù Teologali.