Η εκκλησία της Μεγάλης Παναγίας αποτελεί σήμα κατατεθέν για την πόλη της Νεάπολης Λασιθίου. Πρόκειται για την έδρα της Ιεράς Μητρόπολης Πέτρας και Χερρονήσου και υψώνεται μεγαλοπρεπής στο βόρειο άκρο της κεντρικής πλατείας της Νεάπολης. Είναι αφιερωμένος στην Κοίμηση της Θεοτόκου και τέτοιες μέρες συγκεντρώνει πολύ κόσμο και από τις γύρω περιοχές.
Ο ναός είναι τρίκλιτη βασιλική σταυροειδής με τρούλο, με το κεντρικό κλίτος αφιερωμένο στην Παναγία να γιορτάζει τις 15 Αυγούστου, το νότιο κλίτος είναι αφιερωμένο στους Άγιους Δέκα και το βόρειο στην Αγία Τριάδα. Ο ναός άρχισε να κατασκευάζεται το 1889 σε σχέδιο του αρχιτέκτονα Κ. Τσαντηράκη και η κατασκευή του ολοκληρώθηκε το 1946. Η ανέγερση του καθυστέρησε να ολοκληρωθεί λόγω των οικονομικών δυσχερειών εκείνης της εποχής
Χαρακτηριστικό είναι ότι είχε θεμελιωθεί το έτος 1889 από τον επίσκοπο Μελέτιο Χλαπουτάκη, οικοδομήθηκε κατά το μεγαλύτερο μέρος από τον διάδοχό του επίσκοπο Τίτο Ζωγραφίδη και ολοκληρώθηκε από τον επίσκοπο Διονύσιο Μαραγκουδάκη, ο οποίος και τον εγκαινίασε στις 27 Σεπτεμβρίου 1927.
Ο ναός ανήκει στον τύπο του σταυροειδούς εγγεγραμμένου με τρούλλο, με γυναικωνίτη και δύο πυργοειδή κωδωνοστάσια στη δυτική του πλευρά, τα οποία πλαισιώνουν ένα προστώο με τρίβηλο άνοιγμα. Το κατώτερο τμήμα του είναι ιδιαίτερα φροντισμένο, αφού στο μεγαλύτερο μέρος του είναι κατασκευασμένο από λαξευτή λιθοδομή από γκρίζο ντόπιο μάρμαρο, όπως και το σύνολο των ανοιγμάτων του, καθώς και οι ογκώδεις πεσσοί στο εσωτερικό του. Το ξυλόγλυπτο τέμπλο του αλλά και οι αγιογραφίες στο εσωτερικό ανήκουν στην περίοδο 1962-1965, όταν ο ναός λόγω φθορών ανακαινίσθηκε σε ευρεία κλίμακα. Βόρεια του μητροπολιτικού είχε ιδρυθεί και ο μικρός καμαροσκέπαστος ναΐσκος της Παναγίας της Φερμαλίνας του 19ου αι. πάνω στα θεμέλια παλαιότερου ναού.