Es una construcción colonial, de estilo neoclásico: planta rectangular, con tres naves y crucero. Su estructura levantada en muros de piedra y construida en cal y canto ha sido preservada a lo largo de su historia. Sus altares, sus naves, su presbiterio, su sacristía, y cualquiera de los sitios de la hermosa fábrica son de gran preciosidad e inspiran profunda reverencia.
En 1997 fue restaurada con la técnica y los materiales utilizados en la época de fabricación.
La fachada es muy interesante ya que se solucionó el remate con la forma característica del barroco colombiano: una espadaña acentuada con grandes pirámides de sabor arcaizante; grandes cartones establecen la transición entre los cuerpos inferiores y la espadaña. Las semicolumnas de la fachada traen recuerdos del estilo plateresco, pero de gusto netamente criollo.
El estilo es neorrománico, caracterizado por el empleo de arcos pesados, paredes rústicas y efectos asimétricos. Su planta deriva de las basílicas latinas, con naves longitudinales y una transversal que se denomina crucero o transepto. La planta forma una gran cruz latina. Las columnas son de forma cilíndrica regular.
El frontis de la Catedral está formado por dos torreones con una altura de 66 metros, hasta la cruz, unidos por un cuerpo que acusa la nave central. Dentro de la Basílica se encuentran: el Panteón de los Obispos para sepultura definitiva de los Arzobispos residenciales y la Cripta general de osarios para fieles, construida por Monseñor. Eugenio Restrepo Uribe.
