Il sacro edificio ha pianta basilicale a tre navate, con transetto e tre absidi. Le dimensioni interne sono: lunghezza m 92; larghezza m 30,50; larghezza al transetto m 39,60; altezza della navata maggiore m 25; altezza del transetto m 30. Le tre navate sono divise da due file di tredici colonne ciascuna, che sorreggono ampi archi a sesto acuto; i capitelli in cemento hanno varietà di stile e di forma e sono copia fedele di quelli che, per la maggior parte, andarono distrutti, mentre alcuni sono conservati nella spianata del Museo Regionale di Messina.

La facciata ha tre portali in corrispondenza delle tre navate. La parte inferiore è decorata a liste orizzontali di marmi policromi a tarsie, mentre la parte superiore è tutta in pietra, con cinque finestre gotiche e un rosone, arricchiti da eleganti transenne. I fianchi sono scanditi da una doppia fila di finestre a conci bicromi, mentre la merlatura e la leggera cornice, sostenuta da mensolette, conferiscono ritmo e coerenza a tutto l'insieme. Le strutture sono in cemento armato, con tampognamenti in mattoni.

Anche le 24 colonne dell'interno sono in cemento armato, rivestito di marmo artificiale, e fanno parte del grande sistema di telai che del sacro edificio fanno come una gabbia monolitica. Il tetto è costituito da una soletta di laterizi innervata nelle capriate e ricoperta all'interno da un controsoffitto in legno decorato. Il campanile è alto 48 metri alla torre e 60 metri alla cuspide, mentre il quadrato di base ha il lato di metri 9,60.

L'esterno del Duomo presenta un portale gotico centrale del XIV-XVI secolo. Il portale è ornato da eleganti colonnine tortili con intrecci di motivi ornamentali e figure di santi. Ai due lati si trovano delle serie di edicole sovrapposte con statue di santi. Nell'architrave possiamo vedere Cristo tra i quattro evangelisti, mentre nel lunettone ogivale c'è una statua della Vergine col Bambino di Giovan Battista Mazzolo. Nella ricca cuspide, si può notare un medaglione raffigurante l'Incoronazione della Vergine. I portali gotici laterali sono formati da fasci di colonnine e tortiglioni. Nelle lunette, si intravedono delle tarsie raffiguranti San Placido e la Vergine.