La catedral presenta una planta de cruz latina con tres naves, crucero y girola con cinco capillas absidales. La nave mayor se cubre con bóveda de cañón apuntado y los laterales con bóveda de cañón y arista, de nervios en el crucero, y bóveda de cañón con lunetos en el triforio. Las ventanas del triforio son de arco agudo o apuntado al interior y al exterior. A la izquierda de la entrada a la catedral está la Torre Vieja, gótica, rematada por un cuerpo de campanas renacentista, terminado por Gaspar de Arce en 1580. Son románicos los paramentos verticales y bóveda de la nave del crucero, lo mismo que la mayor parte de la nave mayor, laterales y triforio, cuyas bóvedas fueron rehechas en el siglo XVIII. Pertenecen al Gótico el primer cuerpo de la capilla mayor y la girola con sus capillas absidales adosadas (1320-1360), exceptuada la central, así como las antiguas de Santo Domingo de los Reyes (1370) y San Froilán (1480), que actualmente forman la llamada del Pilar, además del primer cuerpo de la torre de las campanas (hacia 1570 o antes) y el nártex o pórtico norte (1510-1530), no así la portada. Son renacentistas el segundo cuerpo de la capilla mayor y la actual capilla de San Froilán; al Barroco pertenecen la sacristía (1678), la sala capitular y sus aledaños (1683), el claustro (1714) y la capilla central de la girola, llamada de los Ojos Grandes (1726). La fachada principal, por su parte, corresponde a un proyecto en estilo neoclasicista de finales del siglo XVIII, cuyo autor fue Julián Sánchez Bort. La conclusión de la fachada tuvo lugar a finales del siglo XIX, con el remate de las dos torres. Éstas corresponden a un diseño de Nemesio Cobreros inspirado en el proyecto original de Sánchez Bort.
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