La Basilica superiore presenta una facciata semplice a "capanna". La parte alta è decorata con un grandioso rosone centrale, con ai lati i simboli degli Evangelisti in rilievo. La parte bassa è arricchita dal maestoso portale, unico riferimento esterno all'architettura gotica. Sul lato sinistro della facciata è stata appoggiata, nel Seicento, la Loggia delle benedizioni dalla quale, in epoca passata, si mostrava il Velo santo della Madonna. Sullo stesso lato, poco dopo la costruzione della chiesa superiore, è stato innalzato il campanile, un tempo cuspidato.

La Basilica superiore mantiene la più completa raccolta di vetrate medievali d'Italia. Quelle della zona absidale (antecedenti al 1253) sono attribuite ad artisti della Germania nord-orientale, mentre quelle del transetto e della navata sono in parte di francesi e in parte di una bottega nata nell'ambito dell'officina del Maestro di San Francesco, databili nella seconda metà del XIII secolo.

Quasi contemporaneamente alla fine dei lavori di costruzione della chiesa superiore, sarebbero iniziate anche le decorazioni ad affresco. La decorazione di entrambe le basiliche corrisponde ad una serie di programmi (in qualche caso, in parte, distrutti), ciascuno dei quali è stato pensato in vista di un piano decorativo integrale, finalizzato all'esaltazione della figura di san Francesco.

Lo straordinario risultato finale è dovuto al contributo essenziale di artisti di grandissimo livello, le cui sperimentazioni hanno fatto, della basilica di Assisi, uno dei luoghi più importanti per l'evoluzione dell'arte italiana ed europea tra il Duecento e il Trecento.

La Basilica superiore è adibita alle funzioni liturgiche di carattere ufficiale, come testimonia la presenza del trono papale nell'abside.