L'attuale aspetto della Basilica è il frutto degli interventi compiuti tra l'undicesimo e la fine del quattordicesimo secolo e costituisce un tutto unitario e coerente tra le varie esperienze artistiche a cui è stata soggetta nel corso dei secoli. Dall'esterno, diviso in tre differenti altezze (piano inferiore, terrazza e cupole) prevale la larghezza, poiché in una città come Venezia, che appoggia sulla sabbia, si tendeva a realizzare gli edifici non in altezza ma appunto in larghezza; si nota inoltre la presenza di ornamenti di ispirazione bizantina, la ricchezza di colore e di aperture. La pianta della basilica è a croce greca con cinque strutture autonome, coperte da cupola, distribuite lungo gli assi della croce e raccordate da brevi volte a botte. Gli enormi pilastri a sostegno della struttura non sono realizzati come blocco unico di muratura ma articolati a loro volta come il modulo principale: quattro supporti ai vertici di un quadrato, settori di raccordo voltati e parte centrale copulata. Le pareti esterne e interne sono rare, per il problema dell'acqua dolce sotto la laguna veneziana, e sembrano quasi diaframmi tesi tra pilastro e pilastro, a reggere la balaustra dei matronei e non hanno valore di sostegno ma solo di tamponamento. Si tratta nell'insieme di un modello bizantino post-giustinianeo. L'unico elemento occidentale è la cripta che interrompe la ripetitività di una delle cinque unità spaziali.

Per costruire la Basilica, grande importanza hanno avuto il modello delle basiliche orientali e l'influsso dello stile architettonico bizantino. L'impianto a croce greca poggia sopra una struttura che, nella navata longitudinale centrale, riporta motivi architettonici basilicali: il braccio verticale della croce è maggiore rispetto a quelli dei transetti, l'altare è posto nell'area dell'abside. Sopra la croce si trovano cinque cupole, che sono simbolo della presenza di Dio e che poggiano ciascuna su quattro grandi volte che scaricano il loro peso su pilastri quadripartiti. Lo stampo sul quale la Chiesa è stata edificata è quello della Chiesa dei Dodici Apostoli di Costantinopoli, costruita ai tempi di Giustiniano e distrutta nel 1462. Diveramente che nei modelli cui si ispira, però, l'altare, legato alla tomba dell'evangelista, non è al centro della croce, ma sotto la cupola orientale, quella del presbiterio.