Il fianco destro della costruzione, con le caratteristiche torrette avanzate e l’ampio portico in stile gotico-catalano (l’attuale accesso), eretto intorno al 1465, si affaccia sulla piazza. Il portale di questo ingresso è opera magnifica di Antonio Gambara, eseguita nel 1426, mentre i meravigliosi battenti lignei sono del Miranda (1432). La Madonna a mosaico è del XIII secolo; i due monumenti alle pareti, opere del primo Settecento, rappresentano Carlo III di Borbone a destra e Vittorio Amedeo II di Savoia a sinistra.

La parte absidale stretta fra le torricelle è quella più originale del XII secolo, mentre la parte più manomessa è il fianco sinistro, dove si apre un bel portale gaginesco degli inizi del Cinquecento.
La facciata sud-occidentale, che guarda l’arcivescovado, va riferita ai secoli XIV-XV.

L’interno è a croce latina, a tre navate e diviso da pilastri. Nelle prime due cappelle della navata di destra ci sono le tombe degli imperatori e dei reali quivi sistemati nel Settecento, dopo il restauro, spostati dal loro sito originario che, comunque, era nella medesima basilica.

Nel sarcofago romano posto sul muro di destra, vi sono le spoglie di Costanza, sorella del re d’Aragona e moglie di Federico II, morta nel 1222. Le urne, in profilo sotto il baldacchino, sono di Enrico VI, morto nel 1197 (a destra) e di Federico II, morto nel 1250 (a sinistra). Qui sono racchiuse anche le spoglie di Pietro II d’Aragona, morto nel 1338. In secondo piano, sotto i baldacchini a mosaico, vi sono le tombe di Ruggero II, morto nel 1154, e di sua figlia Costanza, morta nel 1198. Queste ultime due sono quelle che originariamente si trovavano nel transetto del Duomo di Cefalù.

A destra del presbiterio si trova la cappella di Santa Rosalia, patrona di Palermo, con le reliquie e l’urna d’argento, opera seicentesca di Matteo Lo Castro, Francesco Ruvolo e Giancola Viviano. I due altorilievi di Valerio Villareale, rappresentano: Santa Rosalia invoca Cristo per la liberazione della peste e l’ingresso delle gloriose reliquie di Santa Rosalia a Palermo

Oltre al coro ligneo in stile gotico-catalano del 1466 e ai resti marmorei della tribuna gaginiana riadattati, di alto interesse artistico sono la statua marmorea della Madonna con Bambino di Francesco Laurana, eseguita insieme ad altri aiuti nel 1469, la pregiata acquasantiera (posta al quarto pilastro) opera incerta di Domenico Gagini e la Madonna della Scala eseguita nel 1503 da Antonello Gagini e posta sull’altare della sacrestia