Първата църква е издигната през V в. на мястото, където е бил погребан свети Джеминиан, покровител на Модена. Около средата на XI в. обаче започват нови работи, за да се замени съществуващата църква с по-голяма и по-красива, но към края на същия век хората решават да построят още една, тъй като втората сграда не била много стабилна. Работата по третия строеж започва през май 1099 г. и е извършена от архитекта Ланфранко с помощта на майсторите Комачини, опитни зидари и каменоделци, и скулптора Вилигелмо, който вероятно е работил и по фасадата. За тази архитектурна работа са използвани разнообразни материали от стари римски сгради.През 1106 г. тялото на свети Джеминиан е преместено в новата крипта на базиликата, като свещената сграда е само покрита и все още не е завършена. По-късно майстори от Кампионе също дават своя труд за реализацията ѝ. Един от тях е Анселмо да Кампионе, който построява камбанарията и завършва катедралата.Цялата сграда е пресечена от поредица от лоджии, които са разположени на височината на женските галерии и представляват част от слепи аркади. Фасадата е наклонена и е разделена с два пиластъра на три сектора, съответстващи на нефовете. Има три портала, всички без люнети; двата странични портала са по-малки, а централният е по-голям.В центъра се намира прозорец с розета, изработен от кампионски майстори през XIII в., а над него са изобразени четиримата евангелисти, всеки със свой символ, с Изкупителя в центъра. Заслужава да се споменат и страничните врати: Porta Regia, изработена от розов мрамор, докато цялата катедрала е бяла, Porta dei Principi и Porta della Pescheria. Фасадата е увенчана с мраморен ангел, притиснал до гърдите си цвете, а от 1938 г. са реставрирани и кулите. В непосредствена близост до катедралата се намира Ghirlandina - камбанарията, висока малко над 86 метра, символ на град Модена, чието име произлиза от двете "гирлянди", мраморни парапети, които я характеризират.Църквата има три нефа, всеки от които завършва с апсида, и няма трансепт. Презвитерият и хорът са издигнати над криптата.
