La basilica ha una pianta a croce latina, caratterizzata da cinque navate, con abside e transetto a tre navate. La navata centrale è composta da colonne monolitiche in granito con capitelli scolpiti di XI-XII secolo.
Sontuoso l'interno della Cattedrale: a pianta a croce latina, con cinque navate e 60 colonne di granito proveniente dall'Isola d'Elba. La navata centrale è coperta da uno splendido soffitto ligneo a cassettoni che dopo il disastroso incendio del 1595 sostituì le originarie capriate a vista.
La facciata di marmo grigio e bianco, decorata con inserti di marmo colorato, fu edificata da mastro Rainaldo nel XII secolo e terminata entro il 1180. Al piano inferiore, le sette arcate cieche che racchiudono losanghe, una ogni due, fanno eco allo stesso motivo che si propaga sui restanti tre lati della Cattedrale.
La chiesa misura circa 100 metri di lunghezza e 70 di larghezza ed è definita la terza chiesa più grande d'Europa dell'XI secolo, dopo San Pietro e San Paolo fuori le mura di Roma.
Quali elementi tipici dell'architettura romanica sono rintracciabili nella facciata a salienti del Duomo di Pisa?
La facciata del Duomo di Pisa del XII secolo
Interamente in marmo bianco e grigio con inserti di altri colori, la facciata a salienti consta di un ordine inferiore con sette archi ciechi poggianti su colonne e decorati da losanghe ed oculi e tre portali riccamente decorati.