La estructura arquitectónica, de estilo románico bizantino, completamente de ladrillo visto, data de la primera mitad del siglo XI, y se levanta en el emplazamiento de una basílica paleocristiana anterior. El interior está dividido en tres naves por dos filas de columnas y pilares alternados. El gran ábside central alberga la Pala d'Oro, una preciosa obra de orfebrería, compuesta por seis paneles de lámina de plata, repujados y cincelados, inmersos en un baño de oro, con diversas imágenes sagradas; realizada en distintas épocas, en parte en la segunda mitad del siglo XIII y en parte en la primera mitad del siglo XIV, tal vez tuviera originalmente la forma de un "antependium", y estaba colocada sobre el altar mayor de la catedral. La tradición local, que sin embargo no está confirmada por la documentación histórica, indicaría que el artefacto fue un regalo de Caterina Corner, ofrecido por la reina a la iglesia como muestra de agradecimiento por la ayuda que había recibido de unos pescadores de Caorle, que la habían salvado de naufragar frente a la costa durante una tormenta en el año 1489, justo cuando concluía su viaje de regreso a Venecia desde Chipre tras su abdicación. Al parecer, el episodio debió de representarse en la misma pila absidal, en un fresco del que hoy no queda casi ningún rastro, salvo un fragmento todavía bastante legible, que muestra la imagen del León de San Marcos.
