Elle a été édifiée sur l'ordre du pape Benoît XIII en 1404. La façade fut revêtue au 17e s. dans le goût italien. À l'intérieur sont conservés des tableaux de Mignard et de Parrocel ainsi que du peintre local Duplessis. Également des sculptures de l'artiste provençal Bernus. On y trouve aussi un trésor d'art sacré : le Saint Mors, forgé au 4e s. pour le cheval de l'empereur romain Constantin avec un clou de la croix du Christ. Conservé à Carpentras depuis 1260, il est devenu l'emblème de la ville.