I lavori per l’erezione del Duomo, solennemente consacrato nel 1764, ebbero inizio nel 1756 e furono affidati a Benedetto Alfieri, architetto di Sua Maestà, artefice sublime del tardo barocco piemontese. L’edificio, ispirato ai fasti guariniani e juvarriani, si configura secondo una pianta semicircolare a navata unica, disposta a ventaglio intorno a un nucleo di pilastri, in una composizione che genera spazi teatrali, dove la sacralità si veste di scenografia. La struttura si impone con fierezza e potenza, dominando l’ambiente con la sua mole poderosa. La facciata monumentale in cotto, articolata su due ordini, si distingue per l’elegante concavità della parte centrale, affiancata da corpi aggettanti che compongono le due facciate minori e quella principale. Un attico raccorda l’insieme, emergendo con un frontone triangolare, la croce sommitale e due quadranti d’orologio che scandiscono il tempo sotto lo sguardo della pietra. Sebbene grandioso nell’intento, il prospetto non venne mai intonacato, lasciando l’originaria nudità del cotto a testimonianza dell’incompiuto. Ugualmente disattese furono la collocazione delle due statue previste ai lati del rosone centrale e la realizzazione dell’ingresso posteriore. Solo nel 1932 venne innalzato il campanile, in stile neobarocco, chiaro omaggio ai disegni alfieriani, suggello tardivo d’un progetto che sfidò i secoli con la sua nobile incompiutezza.

Le porte d’ingresso della maestosa fronte furono scolpite con somma perizia nel nobile legno di noce dal minusiere carignanese Payretto, cui si deve la raffinata eleganza dell’opera lignea. Sovrastava un tempo il portale centrale lo stemma  di Carignano, poi tragicamente abbattuto dai giacobini nel 1799. All’interno, fu collocata una lapide marmorea commemorativa della consacrazione, posta con solenne decoro sopra la porta mediana. La luce, filtra attraverso ampi finestroni che si aprono sulla facciata, sulla navata e sul presbiterio, avvolgendo lo spazio sacro in una chiarità serena e spirituale. Gli stucchi che ornano le finestre, i fioroni incastonati negli archi e i capitelli corinzi furono eseguiti tra il 1762 e il 1763 dal valente artista luganese Bollina, su disegno del medesimo Alfieri, imprimendo al luogo un’impronta d’armoniosa nobiltà. Varcato l’ingresso, il visitatore si trova d’improvviso al centro geometrico dell’intero edificio, immerso in una prospettiva radiale che, attraverso i sei pilastri dell’atrio semicircolare, apre lo sguardo a tutta la navata curva, alle cappelle e al presbiterio, che si erge separato dal coro da un ordine solenne di colonne. Colonne e semicolonne a capitelli corinzi si alternano con ritmo cadenzato lungo le pareti, sorreggendo l’elegante trabeazione su cui poggia la volta. Al di sopra del cornicione, sei nicchie dipinte accolgono, in raffinato trompe-l’œil, le effigi dei santi: da sinistra, san Simone, san Giovanni Evangelista, san Pietro, san Paolo, san Filippo e san Matteo. Sulla navata si aprono sei cappelle: le due centrali, di maggiore profondità e dotate di mostre d’altare di forma ovale, ospitano ciascuna due speroni strutturali che, proiettandosi all’esterno, sostengono l’elevazione della volta.

L’altare maggiore, fulcro liturgico e visivo del sacro edificio, fu eseguito dagli scalpellini Andrea Rossi e Paolo Botticelli, artefici di gran parte delle opere in marmo, secondo i disegni tracciati da Benedetto Alfieri e Barberis. Per la sua composizione si impiegarono marmi preziosi, scelti con cura per conferire fasto e solennità al luogo deputato al sacrificio divino. Alle spalle dell’altare, entro l’anno 1772, fu collocato un maestoso altorilievo in stucco, raffigurante l’Eterno Padre nell’atto di benedire, circondato dai santi patroni di Carignano, Remigio e Giovanni Battista, in un coro di angeli che si libra nello spazio sacro. Il paliotto attualmente posto sull’altare, mirabile manufatto in legno dorato e argentato, proviene dalla precedente chiesa parrocchiale e reca incisa la data 1756. Esso raffigura la Madonna col Bambino, affiancata dai santi Remigio e Giovanni Battista, sullo sfondo di un’incantevole veduta della città, in cui si distinguono la facciata dell’antica chiesa e l’imponente castello. A destra del presbiterio si apre la sacrestia, di forma ellittica, raffinata nella sua eleganza architettonica. Sulla volta, un affresco di toccante intensità ritrae l’agonia di Cristo nell’orto, preludio al mistero della Passione. Un tempo vi si trovavano due guardarobe; oggi ne sopravvive una sola, collocata presso la porta che conduce al campanile.

L’interno del Duomo fu, con ogni verosimiglianza, intonacato e ornato di affreschi già nella seconda metà del Seicento, in epoca anteriore alla solenne consacrazione. Tuttavia, nel 1879, in un clima di accesa disputa estetica, il parroco dell’epoca, pur contrastato da voci autorevoli che esaltavano la sobrietà dell’imbiancatura capace di valorizzare l’armonia delle volte, deliberò il rinnovamento pittorico dell’intero apparato decorativo. Il compito fu inizialmente affidato a Emanuele Appendini, il quale, prima di spirare nello stesso anno, riuscì a compiere solo gli affreschi della volta del presbiterio e delle cappelle laterali. Fu allora chiamato a raccogliere l’eredità di tale impresa il giovane e promettente pittore Gaidano da Poirino, all’epoca appena diciottenne, il quale, con straordinaria dedizione, in sei soli anni portò a compimento l’ambiziosa decorazione.