Di pianta rettangolare, è completamente rivestita di marmi policromi. L’esterno è caratterizzato da cuspidi, timpani, tabernacoli, insieme a complesse strutture scultoree come tarsie, rosoni e statue di maestri pisani del XIV secolo fra cui Giovanni Pisano, Lupo di Francesco, Andrea Pisano con i figli Nino e Tommaso, e Giovanni di Balduccio. Tutte le statue a tutto tondo che si vedono sono copie: dal 1996 gli originali sono raccolti in una sala e nei depositi del Museo nazionale di San Matteo.
