An höchster Stelle des mittelalterlichen Stadtkerns, am Obermarkt, erhebt sich die seit alters her so genannte „Oberkirche“. Weit verbreitet ist auch die Bezeichnung „Eichsfelder Dom“, womit ausgedrückt wird, dass es sich bei diesem Gotteshaus um eines der größten und zugleich schönsten und eindrucksvollsten im Eichsfeld handelt. Vielleicht geht diese Bezeichnung auf das 17. Jh. zurück, als Duderstadt Sitz des geistlichen Kommissarius (1636-1781) für das gesamte Eichsfeld war.

Die katholische Pfarrkirche ist neben dem Rathaus eines der ältesten Bauwerke Duderstadts. Mit der Errichtung des imposanten Westwerks wurde bereits um 1250 begonnen. Der breit angelegte Unterbau der Doppeltürme mit seinen Wimpergen (Spitzgiebel) und dem prächtigen Portal, das dem Westportal der Elisabethkirche zu Marburg ähnelt, sind unverkennbare Merkmale der Frühgotik. Ursprünglich besaß die Kirche nur den nördlichen, 62,50 m hohen Turm, von dem aus der Stadtwächter die umliegenden Bergwarten überschauen konnte. Der südliche Turm ist dem Grundriss des Westwerks zufolge ursprünglich eingeplant gewesen, kam aber aus unbekannten Gründen im Mittelalter nicht zur Ausführung. Sein heutiges Dasein verdankt er eigentlich dem Brande von 1852, dem das Kirchendach und die Spitze des nördlichen Turmes zum Opfer gefallen waren. Als man daran ging, den alten Turm auszubessern, wurde ihm nach mehr als 600 Jahren endlich sein rechter Bruder beigegeben. Seither leuchten die in 65 m Höhe angebrachten vergoldeten Turmknaufe, von denen der eine ein Kreuz, der andere einen Hahn als Wetterfahne trägt, weit in das Land.

Das Kircheninnere trägt spätgotische Züge. Das Mittelschiff wird von einem Netzgewölbe mit 52 Schlusssteinen abgeschlossen. Die Ausstattung ist reichhaltig und sehr wertvoll. Flügelaltar (um 1500), Heilige Sippe (16. Jh.), barocke Taufe (1694) und übergroße Pfeilerfiguren, romanisches Reliquienkreuz aus ottonischer Zeit, Gildeleuchter (18. Jh.) und die gotische Kanzel. Außerdem eine bedeutende Barockorgel, die von 1733-1735 vom Orgelbaumeister Joh. Creutzburg aus Wendehausen (Eichsfeld) gebaut und 2006 durch die Bautzener Werkstatt Eule restauriert wurde.