La chiesa sorge sul luogo dove, secondo la tradizione, fu martirizzato San Secondo, patrono di Asti, nel II secolo d.C. L'edificio attuale è frutto di una ricostruzione avvenuta tra il XIII e il XV secolo.
È un classico esempio di gotico lombardo-piemontese in mattoni a vista. Si presenta tripartita, riflettendo la divisione interna in tre navate, e coronata da pinnacoli in cotto.
Il portale centrale è arricchito da una lunetta con un bassorilievo che raffigura il Santo. Quelli laterali sono protetti da eleganti ghimberghe (i triangoli sopra gli archi) che slanciano la struttura.
Il grande rosone centrale, decorato con cornici in cotto, è affiancato da due oculi minori che illuminano le navate laterali.
L'interno è un capolavoro del gotico astigiano, caratterizzato da una struttura a tre navate con volte a crociera e un'atmosfera solenne data dal tipico mattone rosso a vista alternato a fasce di pietra.
Il presbiterio è arricchito da un maestoso coro in legno intagliato e da un leggio del Seicento, commissionati dal vescovo Innocenzo Migliavacca.
Sulla controfacciata spicca l'organo Giacomo Bossi (1880), che integra la splendida cassa e parte delle canne del precedente strumento di Liborio Grisanti del XVIII secolo.