De Kathedraal van Siena is een meesterwerk van gotische en romaanse architectuur met een inventief ontwerp en uitmuntend vakmanschap. De gevel is levendig gedetailleerd met complexe gravures en bijbelse beelden die op de richels staan in een sfeer van contemplatie.
Het interieur is al even indrukwekkend, met een ongewoon lang schip dat wordt doorsneden door gestreepte zwart-wit marmeren zuilen en een uitvoerig ontworpen marmeren vloer met inlegwerk. De apsis is versierd met prachtige fresco's en glas-in-loodwerk.
De zeshoekige koepel, die de skyline van Siena domineert, is van binnen sierlijk vormgegeven en vereist een scherp oog om de talrijke versieringen te onderscheiden. De kathedraal heeft ook een bovengalerij die uitkijkt over het schip met gangen die naar de daken leiden.