Interiøret er udformet som et latinsk kors. Katedralens skib, som starter fra indgangen, er ejendommeligt langt og følger en sort-hvid farvekode. Den er delt op i tre gange af en søjlegang med kraftige stensøjler, der er stribet i de samme farver. Man kan finde statuer af allegoriske figurer og dyr på disse søjlers kapitæler. Hvor søjlerne når buerne ovenover, begynder en vandret støbning af 172 buster af paver fra det 15. og 16. århundrede at følge skibets øverste kant hele vejen til præstegården. Under disse buster er der gesimser med ansigter af 36 romerske og byzantinske kejsere, som løber parallelt.
Højdepunkter fra det indre af domkirken i Siena
Skibet
Loftet og kuplen
Katedralens loft er udformet, så det ligner himlen, i overensstemmelse med den italienske tradition for at repræsentere de øverste områder af en kirke som de guddommelige eller himmelske riger og gulvene som de jordiske riger. Skibets hvælvede loft er riflet og besat med gule stjerner på en dybblå baggrund med fantastiske motiver udskåret i buerne. Derefter bliver den til en stor kuppel under tværskibet. Den store sekskantede kuppel er spættet med små kister, som hver indeholder en stjerne. Tromlen under kuplen er omkranset af billeder og statuer af 42 patriarker og profeter. I midten af kuplen finder du den smukke glødende lanterne designet af Gian Lorenzo Bernini med sollys, der falder igennem den.
Transeptet
Tværskibet begynder, hvor skibet slutter. De (semitransepterne) betragtes som katedralens vinger. I hjørnerne af hvert tværskib er der to mindre kapeller. Til venstre er det lukkede rum i Johannes Døberens Kapel, som indeholder otte fantastiske fresker af Johannes Døberens liv af Pinturicchio. Chigi-kapellet eller Løftekapellet ligger til højre. Det er et cirkulært kapel, der indeholder det hellige maleri 'Madonna del Voto', et portræt af stor betydning for Sienas befolkning. Kardinal Riccardo Petronis grav, en rigt dekoreret sarkofag, er et udsøgt eksempel på begravelsesarkitektur og kan også findes i tværskibet.
Presbyteriet
Præstegården er en af de mest hellige dele af katedralen. Den ligger lige efter tværskibet og betragtes som bygningens hoved. Den har en stor apsis, der er beklædt med indviklede guldmotiver. På apsis er der malet fresker af helgenerne og paradiset af Domenico Beccafumi. Designet af samme kunstner er otte statuer af engle, der fungerer som lysestager og fylder området med varmt lys. I oculus over apsis er der et stort vindue med glasmosaikker, som er en kopi af Duccio di Boninsegna's Marias liv. Præstegården rummer også et storslået højalter i marmor, skabt af Baldassarre Peruzzi i 1532.
Marmorgulvet
Gulvet i katedralen sammenlignes ofte med et frodigt dekoreret tæppe. Det skyldes, at store dele af skibet, tværskibet og koret er dækket af 56 smukke marmortavler. Panelerne blev designet af sienesiske kunstnere, med undtagelse af den umbriske kunstner Pinturicchio. De skildrer scener fra Det Gamle og Det Nye Testamente og indeholder hedenske temaer og allegoriske figurer fra den klassiske oldtid. De ti sibyller og hunulven i Siena i skibet, scenerne med Moses på Sinai i præstegården og den sekskantede mosaik med Elias' og Ahabs liv i tværskibet er alle must-see-paneler i katedralens gulv.
Himmelporten eller 'Porta del Cielo'
Himmelporten er en af katedralens største attraktioner. Det er en forhøjet korridor af værelser, der løber gennem skibet og omkranser katedralens kuppel. Indtil for nylig har ingen haft adgang til dette øverste galleri. Himmelporten er symbolsk inspireret af Bibelens Jakobsstige og blev designet til at give de besøgende en spektakulær udsigt over det lange kirkeskib. Du får også den klareste udsigt til det hvælvede stjernespækkede loft og dets lister og statuer herfra. Denne korridor har også en ydre del, der fører til kirkens terrasse.
