Il territorio di Oristano è ricchissimo di documentazione archeologica dall'età preistorica. Formatasi su un centro di origine bizantina, la città fu capitale del giudicato di Oristano e mantenne la sua importanza anche nei secoli successivi.
In Sardegna l'Ordine francescano è presente dal 1230 e nel 1253 a Oristano era già stabilito il convento di San Francesco. Non si hanno notizie documentarie sulla fabbrica gotica della chiesa. All'inizio dell'Ottocento versava in un grave stato di degrado, tanto che l'arcivescovo Giovanni Maria Bua decise di farla riedificare ex novo, piuttosto che restaurarla. Così nel 1835 fu distrutta e il 17 febbraio dell'anno successivo fu benedetta la prima pietra della nuova chiesa, che doveva erigersi su progetto del frate sassarese Antonio Cano, un protetto dei reali che aveva studiato all'Accademia di San Luca a Roma. L'edificio crollò il 18 settembre del 1838, prima che fosse eretta la cupola. Dal rilievo che ancora resta del complesso chiesa-convento e delle sue adiacenze si deduce che la cupola aveva forma ellittica, come consuetudine per le opere del Cano. Poco tempo dopo, l'incarico passò al più importante architetto sardo del XIX secolo, il cagliaritano Gaetano Cima. Il progetto, consegnato il 18 settembre 1841, fu approvato il 22 aprile 1842; quindi iniziarono i lavori. L'edificio, ricostruito secondo le forme del Classicismo purista, nell'ottobre del 1847 fu riaperto al culto.
Alla prima metà del XIII secolo si possono assegnare solo poche strutture murarie incluse nel convento, come un tratto di paramento murario in filari bicromi di conci in vulcanite e arenaria, che ospita una monofora con centina ogivale doppiamente strombata. All'ultimo quarto dello stesso secolo si ascrivono il portale del chiostro, ogivale con sopracciglio a punte di diamante, e le larghe luci disposte nel prospetto del monastero verso il duomo, a centina semicircolare con ghiera inclinata.
Sempre all'ultimo quarto del XIII secolo si data la facciata della chiesa, di cui resta la porzione inferiore s., larga m 8,63, in conci di vulcanite e calcare di media pezzatura, compresa tra lo specchio mediano che ospitava il portale e la parasta d'angolo sinistra. Essa basa su uno zoccolo con scarpa e presenta una piccola colonna, con capitello, come quelli delle paraste d'angolo, inserita lungo lo spigolo del pilastro angolare. La superficie muraria era divisa in tre specchi da arcate su colonnine a fascio. Nello specchio s. sono i resti di una statua; in quello mediano era il portale. Le arcate ogivali strombate che sormontano gli specchi presentano modanature gotiche. L'arcata sinistra è ribattuta in alto da una cornice timpanata, mentre quella destra da un sopracciglio archiacuto, con decorazione a motivi vegetali.
L'attuale edificio è a pianta centrale, con due cappelle per lato e una profonda abside semicircolare. Dalla cappella a sinistra si accede, tramite un piccolo ambiente, alla sagrestia. La facciata, a cui si accede da un'ampia scalinata di otto gradini, è preceduta da un pronao timpanato, che basa su quattro colonne e due pilastri. Tutti i sostegni sono sormontati da capitelli ionici. Il prospetto ospita un grande portale mediano e due laterali simmetrici di minori dimensioni. Il corpo centrale dell'edificio è coperto da una grande cupola emisferica, impostata su un tamburo cilindrico e sormontata da una lanterna poligonale.

Storia degli studi
La chiesa è oggetto di sintetiche schede nei volumi della collana "Storia dell'arte in Sardegna" sull'architettura romanica (1993), tardoseicentesca e purista (1992).

Bibliografia
V. Angius, voce "Oristano", in G. Casalis, Dizionario geografico storico-statistico-commerciale degli Stati di S.M. il Re di Sardegna, XIII, Torino, G. Maspero, 1845;
D. Scano, Storia dell'Arte in Sardegna dal XI al XIV secolo, Cagliari-Sassari, Montorsi, 1907;
R. Delogu, L'architettura del Medioevo in Sardegna, Roma, La Libreria dello Stato, 1953;
R. Bonu, Oristano nel suo Duomo e nelle sue chiese, Cagliari, Fossataro, 1973;
A. Saiu Deidda, "L'antico portale del chiostro di S. Francesco in Oristano", in Biblioteca Francescana Sarda, I, n. 1, 1987;
A. Sari, "L'opera architettonica di Antonio Cano tra neocinquecentismo e rigore neoclassico", in Biblioteca Francescana Sarda, I, n. 1, 1987;
S. Naitza, Architettura dal tardo '600 al classicismo purista. Nuoro, Ilisso, 1992, scheda 83;
R. Coroneo, Architettura romanica dalla metà del Mille al primo '300, Nuoro, Ilisso, 1993, scheda 149;
A. Pillittu, Arcidiocesi di Oristano, collana "Chiese e arte sacra in Sardegna", Cagliari, Zonza, 2003.