L'intérieur de la cathédrale est unique. Son plan est celui des basiliques à croix latines et les nefs sont séparées par 2 rangs de 9 colonnes, qui proviennent toutes d’édifices romains antiques. Sur leurs chapiteaux, on remarque des arcs brisés de type arabisant. Le chœur est presque un édifice à part, surélevé et flanqué de 3 absides orientées au levant, suivant la tradition byzantine. Mais le joyau reste le cycle de mosaïques à fond doré, d’une beauté spectaculaire, qui se déroule le long des parois supérieures. Avec ses 6 340 m², c’est le plus vaste d’Italie, et il fut réalisé entre 1180 et 1190 en un temps record. Dans les différents cadres sont représentés des épisodes extraits de la Bible et du Nouveau Testament, accompagnés d’inscriptions en grec et en latin. Les scènes de la Genèse, dans la nef centrale, sont particulièrement belles, tandis que le majestueux Christ Pantocrator achève idéalement tout le cycle.