Sui primi del Cinquecento, la vecchia fabbrica si trovò in condizioni problematiche tanto da doversene decidere una ricostruzione. Più verosimilmente, l’operazione rientrò in un generale quadro di sistemazione urbanistica della città, che i duchi di Atri lucidamente perseguirono e che nel giro di mezzo secolo vide volgere il vecchio castello normanno in palazzo ducale, così come vide l'abbandono di vecchi sistemi difensivi non più attuali come la torre ottagona in piazza dei Martiri. Il 3 ottobre 1529 il cantiere della nuova cattedrale entrò nella sua fase ufficiale con una solenne cerimonia, presieduta dall' Arciprete Cesare Lambertini, di posa della prima pietra.

L’impianto planimetrico è figlio di celebri fabbriche romaniche, come la cattedrale di Bari, la basilica di S. Nicola di Bari e la cattedrale di Bitonto: schema longitudinale a croce latina, coro a gradoni, abside semicircolare contenuta in un profilo rettilineo della parete posteriore.

Pur essendo la fabbrica fiorita in pieno Cinquecento, il transetto, che pure mostra innumerevoli tracce di un consapevole manierismo, appare risuonare complessivamente ancora di echi romanici, nel mentre il corpo delle tre navate mostra una considerevole muscolatura rinascimentale, evidente soprattutto nelle due sequenze di tre grandi archi aventi ampiezze differenti che convogliano i pesi delle murature, delle volte e delle coperture che gravano su di essi su quattro soli pilastri. 

 La facciata principale chiude verso Est la fabbrica e la presenta nello spazio della piazza. Già a distanza, osservata dall'ex spianato del castello, essa appare in tutta la sua complessità manierista: vi troviamo qualche residua influenza del Romanico nel protiro, quest’ultimo peraltro denso di ricordi di Roma antica, ed una ripartizione del paramento in lesene ed architravi che, in combinazione con il grande rosone, sembrano evocare, più di ogni altro elemento, momenti di classicità.

Al centro del prospetto frontale si apre un rosone rinascimentale, tendente al manierismo, composto da sedici colonnine disposte a mo' di raggi e collegati da archetti. Sotto questi ultimi è presente un'alternanza di valve di conchiglia e teste di puttini alate. Dal centro del rosone sporge una figura litica fitomorfa.
Mattia De Bellis

I portali laterali sono sovrastati da due nicchie oggigiorno vuote. Ognuna di esse ha installato sul vertice un bassorilievo raffigurante un'antica versione dello stemma di Acquaviva delle Fonti.

L'archivolto del suddetto portale presenta un bassorilievo rilevante la conversione di sant'Eustachio.

I portali laterali sono sovrastati da due nicchie oggigiorno vuote. Ognuna di esse ha sul vertice un bassorilievo raffigurante un'antica versione dello stemma di Acquaviva delle Fonti. Il timpano del portale presenta un bassorilievo raffigurante la conversione di sant'Eustachio.

La con cattedrale di Sant ‘ Eustachio Martire è il duomo di Acquaviva Delle Fonti, un tempo era probabilmente collocata una chiesa voluta dal feudatario normanno essa fu costruita tra l’XI e il XIII secolo essa era inizialmente dedicata All’Assunzione della Vergine Maria, il forte aumento della popolazione di Acquaviva ha reso necessario disegnare un progetto di ampliamento della struttura in modo da disporre degli spazi necessari ad ospitare i fedeli,a partire dal 1594 sotto la politica di Alberto Acquaviva , fu consacrata in onore Sant’ Eustachio dall’arcivescovo di Bari e Canosa dichiarata chiesa palatina , la Cattedrale di Acquaviva è un edificio storico in stile rinascimentale;la cattedrale conserva ancora oggi gli elementi appartenenti al’ architettura romanico pugliese