地處錫耶納歷史、藝術與文化中心的大教堂是意大利羅馬與哥特式教堂的典範，建築的外牆以白色與墨綠色大理石相間的條紋為主，正面以華麗的立面雕像做裝飾，但這些大多數都是複製品，原作被藏於大教堂內的歌劇博物館內。
作為意大利最大的教堂之一，錫耶納大教堂仍是一座未完全按照設計完工的教堂。教堂內的大理石地板描繪了歷史與聖經故事，這56塊地板是由許多藝術家共同參與完成的，最早的一塊雕畫是白色雕刻的大理石填以黑色的灰泥繪製而成，最珍貴的地板只在每年的特定時間展出。皮克洛米尼圖書館（Libreria Piccolomini）內有描繪了皮克洛米尼生平的系列壁畫，非常壯觀，是大教堂內又一亮點所在，圖書館旁邊是聖約翰洗禮堂（Battistero di San Giovanni）。
大教堂內的彩色玻璃窗也異常精美，但其中出自杜喬‧迪‧博尼塞尼亞的那塊最重要的玻璃窗現在也被收藏於歌劇博物館內。繪滿壁畫的地下室（Cripta）位於講壇下方，直到1999年才被人們發現。
大教堂歌劇博物館（Museo dell』Opera）是意大利最早的私人博物館之一，這個教堂所處的位置應該是原本設計中的中殿走廊，但因為沒有完工而築起圍牆修建成博物館。館內收藏了很多大教堂內藝術作品的原作，而從這裡爬上131級樓梯則可以到達修建了一半的立牆（Panorama dal Facciatone）上欣賞整個大教堂的全景。
大教堂內的部分傑作：
1    A.洛倫澤蒂（Ambrogio Lorenzetti）：《神殿陳述》（Presentation
at the Temple），現藏於佛羅倫薩烏菲茲美術館內；
2    P.洛倫澤蒂（Pietro Lorenzetti）：《聖母的誕生》（Birth of the
Virgin），現藏於大教堂歌劇博物館內；
3    西蒙‧馬丁尼（Simone Martini）和利波‧梅米（Lippo Memmi）：
《天使報喜圖》（Annunziation among the Saints Ansano and Margherita），現藏於佛羅倫薩烏菲茲美術館內；
4    杜喬‧迪‧博尼塞尼亞（Duccio di Buoninsegna）：《神聖的錫
耶納大教堂》（Maesta del Duomo di Siena），部分現存於大教堂歌劇博物館內；
5    多納泰羅（Donatello）：《聖母的寬恕》（Madonna of
Forgiveness），現存於大教堂歌劇博物館內。