El edificio se encuentra dentro de una zona vallada en el centro de la ciudad, junto a los edificios recientemente restaurados del antiguo Monte Granatico.
San Pantaleo di Dolianova es una de las iglesias medievales más importantes de Cerdeña. Además de la grandeza de la arquitectura, los motivos de atracción radican en la rica y exuberante decoración escultórica, tanto en el exterior como en el interior, donde se guardan importantes obras de arte pictórico.
La iglesia se encuentra en un sitio donde la presencia cristiana, que data de los siglos V-VI, queda demostrada por el descubrimiento de una pila bautismal y un pilar que datan de la segunda mitad del siglo X.
La diócesis ya existía en 1089, cuando el obispo Vigilio compareció como testigo en la donación del juez Constantino II de Cagliari a los monjes benedictinos de San Víctor de Marsella.
La antigua catedral de la antigua Dolia se construyó en tres fases entre los siglos XII y XIII y fue terminada entre 1261 y 1289 por trabajadores del sitio de construcción de la iglesia de Santa Maria di Bonarcado. La estructura tallada, los pilares cruciformes y las secciones de mampostería (una fase en la que el «magister Bonanus» mencionado en una de las inscripciones de la iglesia desempeñó un papel importante) se refieren a 1170, mientras que la elevación es relevante al siglo XIII.
La iglesia (30 x 13 m, aproximadamente 15 m de altura) está hecha de toba local. Tiene una planta longitudinal triangular con un solo ábside S/E y un techo de madera derivado de una variación del diseño original que, dada la presencia de robustos pilares, incluía bóvedas de piedra. Junto a la fachada se encuentra el campanario.
Los parastres de las esquinas y las pilastras hacen rítmicamente una división en espejos, mientras que las teorías de los arcos de medio punto se oponen a otras interrumpidas por un lóbulo. La misma variedad afecta a los peduccos de tributación de los arcos, con temas fitomorfos, antropomorfos, zoomorfos y ficticios, figuras monstruosas y geométricas. La redundante decoración se completa con el dintel del portal de entrada, un mármol romano reutilizado, con serpientes entre las cañas en relieve. En su interior se encuentran los capiteles decorados con escenas del Nuevo Testamento y el capitel, ahora gótico, con hojas de ganchillo.
En el aula también se encuentran los frescos medievales del ábside, el que tiene el «Árbol de la vida» en su lateral y el «Retablo de San Pantaleo», construido entre finales del siglo XV y principios del XVI.

Historia de
los estudios La antigua catedral de Dolianova ha sido objeto de numerosos estudios a partir del siglo XIX, intensificados en el siglo XX, en los que Giovanni Spano, Carlo Aru y Donatella Salvi investigaron sus aspectos arqueológicos en relación con el territorio municipal, y Raffaello Delogu, Corrado Maltese, Renata Serra, Roberto Coroneo, Maria Cristina Cannas, Lucia Siddi, Elisabetta Borghi y Giacomo Pisano investigue sus aspectos histórico-artísticos y sus numerosas restauraciones.

Bibliografía de
G. Spano, «Antigua catedral de San Pantaleo», en Boletín arqueológico sardo, VIII, 1862, págs. 97-104;
C. Aru, «La iglesia de San Pantaleo en Dolia», en Actas de la Conferencia Arqueológica de Cerdeña, Reggio Emilia, Officine Grafica Reggiane, 1927, págs. 151-187;
R. Delogu, La arquitectura de la Edad Media en Cerdeña, Roma, El estado Biblioteca, 1953, págs. 15-16, 130-132, 184-188; R. Serra, La Sardegna, serie «Italia Romanica», Milán, Libro de Jaca, 1989, págs. 102-109;

D. Salvi, Testimonios arqueológicos, Dolianova, Asociación Arqueológica Parteollesa, 1989, pág. 9;
M.C. Cannas, «Algunos aspectos de la decoración escultórica de la antigua catedral de San Pantaleo de Dolianova: el busto del 'juez' de Arborea Mariano II de Bas Serra», en Ensayos y reseñas de la Edad Media, XVI, 1992, págs. 197-227. ;
R. Coroneo, Arquitectura románica de mediados del mil a principios del 300, Nuoro, Ilisso, 1993, folio 95;
M.C. Cannas - L. Siddi-E. Borghi, El fresco de Arbor Vitae en la antigua catedral de San Pantaleo de Dolianova (Cagliari), Pisano Graphic Arts, 1994; M.C. Cannas - L. Siddi-E.
Borghi, Los frescos del ábside de San Pantaleo en Dolianova, Cagliari, Pisano Graphic Arts, 1997; M.C. Cannas-G.
Pisano, El Apocalipsis, ahora. El amo de la capital con la escena apocalíptica de San Pantaleo de Dolianova, Cagliari, Tam Tam, 2003; R. Coroneo-R.
Serra, Cerdeña prerrománica y románica, serie «Patrimonio artístico italiano», Milán, Libro de Jaca, 2004, págs. 211 a 219; R. Coroneo, Iglesias románicas de Cerdeña.
Itinerarios turísticos culturales, Cagliari, AV, 2005, págs. 85-87;
A. Pistuddi, «Iglesia parroquial de San Pantaleo, Dolianova», en Las joyas de la arquitectura religiosa. Historia, restauraciones y mobiliario del estilo románico al neoclásico, Dolianova, Grafica del Parteolla, 2005, págs. 39 a