Es una construcción gigantesca erigida en cantera rosa, con dos torres de 66.8 metros de altura, al estilo barroco tablereado. Tiene tres fachadas, una central y dos laterales con retablos labrados. La planta es de tipo cruz latína con una longitud de 96 metros y un ancho de 62 metros. EL atrio se encuentra limitado por euna reja de hierro forjado que data del siglo XIX.

La fachada principal ve hacia la avenida principal y no a la plaza, como era común en las ciudades novohispanas.

La fachada merece un apartado especial; se conforma de tres cuerpo, (niveles horizontales definidos por cornisas), y corresponden al estílo barroco. La portada se encuentra decorada por esculturas y bajorrelieves que aluden a LA RESURRECCIÓN, LA ADORACIÓN DE LOS PASTORES, y a LA ADORACIÓN DE LOS MAGOS. Además se muestran estatuas de SAN PEDRO, SAN PABLO, SAN JUAN BAUTISTA, SAN MIGUEL ARCÁNGEL, SANTA ÁGUEDA y SANTA ROSA DE LIMA.

Cada una de las torres tiene tres cuerpo y 62 metros de altura, pero si se cuentan las cruces en los remates, la altura aumenta a 66 metros. Una de las torres remata en una cruz de hierro, simbolizando la naturaleza de Cristo; la otra torre remata en una cruz de piedra, simbolizando de esta manera la naturaleza humana de Jesús.

La cúpula principal se encuentra revestida por azulejos y por dentro está soportada por un enorme tambor circular. También existe otra cúpula que corona una de las capillas de la construcción.

El interior del edificio contrasta con exterior, ya que es de estilo dórico y consta de tres naves, estando la central sostenida por catorce columnas. Además, anexas a las naves laterales, se tienen cuatro capillas delicadamente decoradas y múltiples retablos neoclásicos a lo largo de las dos naves laterales.

En el altar mayor se tiene un baldaquín, conformado por cuatro columnas que soportan una cúpula, y en su interior un manifestador de plata. Por detrás de éste, se encuentra un amplio coro para los canónigos, contrario a lo que ocurre en muchas otras catedrales, que dicho coro se encuentra en la parte central de la nave principal. Este hecho hace que la catedral de Morelia tenga amplio espacio para los feligreses en la nave principal. En la nave central se encuentra un pulpito realizado en madera tallada en estilo neogótico.

Dos naves laterales a la central, poseen altares neoclásicos dedicados a diversos santos, al fondo las naves se encuentran rematadas por grandes altares, uno del lado oriente dedicado al Señor de La Sacristía y otro del lado poniente dedicado al Sagrado Corazón patrono de la Ciudad.

La Catedral posee cuatro capillas, ubicadas al comienzo de las naves laterales, 2 capillas justamente debajo de las torres y las otras dos contiguas. Las capillas del lado oriente están dedicadas a la virgen de la Soledad y al Sagrario de la Catedral. Del lado poniente una está dedicada a la Sagrada Familia y la otra es una capilla funeraria que alberga sepulcros en mármol de Arzobispos.

Posee varias salas entre las que se encuentran la Sala Capitular, La Sacristía, entre otras, donde se encuentran antiguas pinturas y mobiliarios del siglo XVIII y XIX.

Aunque fue víctima de grandes saqueos durante la Guerra de Independencia de México y la Revolución mexicana, aún conserva grandes tesoros. Obras de gran valor artístico, religioso e histórico.

Manifestador: de plata que mide 3.19 m de altura ornado con 29 estatuillas y 42 relieves sobredorados que comunican un mensaje sobre la presencia eucarística de Cristo.

Pila Bautismal: pieza de fina platería de fuerte matiz neoclásico. En ella fue bautizado Agustín de Iturbide y José María Morelos y Pavón.

También se tienen múltiples esculturas en el interior, sobresaliendo un Cristo, conocido como el Señor de la Sacristía, que data del siglo XVI.

Cuenta con pinturas del más destacado pintor novohispano, Miguel de Cabrera, así como también del pintor Juan Rodríguez Juárez; estas pinturas se conservan en la sacristía y en la sala capitular.

La catedral posee un importante órgano tubular de 4,600 voces o flautas, de principios del siglo XX de fabricación alemana, de estilo Churrigueresco, llamado “San Gregorio Magno”, en sustitución del antiguo órgano español del siglo XVIII del cual solo se conservan sus fachadas labradas en madera y que decoran al órgano electromecánico. En el mes de mayo se lleva a cabo el Festival Internacional de Órgano de Morelia como parte de la celebración del aniversario de la ciudad.