La cocathédrale Notre-Dame-de-l'Annonciation de Bourg-en-Bresse, longtemps seule église paroissiale des Burgiens après la suppression de la paroisse Saint-Pierre, fut de 1515 à 1534 le siège de l'éphémère diocèse de Bourg. Elle est classée au titre des monuments historiques le 21 décembre 1914. Elle a été érigée en cocathédrale du diocèse de Belley-Ars en 1992 (une cocathédrale est un édifice religieux élevé au rang de cathédrale alors qu'il en existe une autre dans le diocèse ; pour ce diocèse, il s'agit de la cathédrale Saint-Jean de Belley).

Chevet et façade occidentale sont les deux éléments architecturaux marquants de la collégiale Notre-Dame. La nef principale et le chœur se distinguent par leurs toitures de tuiles élancées, avec l'abside marquée par un décrochement. Au-dessus des chapelles et collatéraux, beaucoup plus bas, émergent des contreforts rampantsn 1 qui prennent appui sur les murs séparant les chapelles et rythment les parois latérales du vaisseau central.
Le chevet, pentagonal, présente trois baies aux remplages flamboyants qui occupent l'intégralité des surfaces ménagées entre les puissants contreforts d'angle, les réseaux des parois extérieures étant quant à eux aveugles. Par son décor flamboyant et l'élan ascensionnel visiblement recherché, ce chevet contraste avec le corps de l'édifice, beaucoup plus sobre.

La façade occidentale procède de la même volonté de singularisation : la recherche de verticalité se conjugue ici avec les styles Renaissance et classique. Le clocher de 70 m de hauteur structure la composition, équilibrée bien qu'asymétrique. Trois portails plein-cintre donnent accès à l'édifice, déployant une ornementation Renaissance reprise par la conque trouvant place au premier étage de la tour et se trouve logée une copie d'une Vierge sculptée par Antoine Coysevox. Les deux étages suivants datent du xviie siècle et poursuivent la hiérarchisation traditionnelle des ordres architecturaux (toscan, dorique, ionique puis corinthien). Un quatrième étage, toujours de plan carré accueille l'horloge. Il date de la restauration effectuée par Tony Ferret, tout comme le dernier niveau, de plan octogonal, que coiffe une coupole à lanternon, et occupé par un carillon de 24 cloches.