Stylisticamente, é um exemplo importante do estilo românico apuliano. A fachada simples é tripartida com pilastras e coroada por pequenos arcos: a parte inferior tem três portais datados do século XI, retrabalhados no século XVIII. A parte superior é adornada com janelas de lanceta simples, uma janela de mulhão e uma rosácea, cuja lintel está repleta de monstros e seres fantásticos.Nos lados há arcadas profundas sobre as quais correm galerias hexaforo (reconstruídas); no cruzamento dos braços sobe a cúpula, poligonal no exterior, com um friso admirável. Destacam-se as duas cabeças do transepto, decoradas com roseiras e janelas de lanceta dupla, bem como a parte da abside com uma parede contínua, na qual se abre uma grande janela soberba. Do lado esquerdo está a grande construção cilíndrica da trulla (antigo baptistério convertido em sacristia no século XVII) e encostada ao transepto. Não muito longe fica a torre do sino com janelas e uma espiral alta, reconstruída com pedras semelhantes aos originais. Sob um tiburium elaborado, a cúpula tem motivos mouriscos claros.Ao atravessar a soleira, o olho corre ao longo das três naves de forma solene, dividido por 16 colunas que suportam arcos e falsas galerias de mulheres. Na cripta do século XVIII, esplêndidos mármores realçam o ícone da Madonna Odegitria, que chegou ao porto após uma violenta tempestade.No interior, a igreja, que foi despojada de todas as estruturas barrocas, apresenta-se na sua solenidade nua e crua. As três naves estão separadas por duas teorias de oito colunas cada uma. Galerias de mulheres escarnecidas e amplas janelas de lanceta tripla pontuam harmoniosamente o espaço, que se fecha com o transepto elevado, a cúpula alta e três ápses, das quais a central é majestosa. Na nave, o púlpito é reconstituído a partir dos fragmentos originais dos séculos XI e XIII, assim como o cibório do altar e a cadeira episcopal no presbitério, rodeados por plutei do século XIII. Há vestígios de frescos do séc. XIII na abside esquerda.No dia 21 de Junho de cada ano, dia do solstício de Verão, ocorre um acontecimento extraordinário na Catedral: o sol a beijar a terra. Neste dia, às 17h10 (hora de verão), os raios de sol da rosácea central com as suas 18 pétalas ou raios, localizada na fachada principal, coincidem exactamente na rosácea de mármore correspondente do mesmo tamanho, localizada no chão da nave. O efeito ocorre apenas uma vez por ano e apenas neste dia. A ocorrência excepcional deve-se ao movimento da Terra à volta do Sol e ao facto de o grande templo sagrado ter sido construído com a abside virada para Este. Segundo a tradição, os primeiros cristãos rezavam virados para o ponto em que o sol nasce. Na Idade Média, o homem tinha uma relação estreita com a luz.A cripta também alberga as relíquias de São Sabino, bispo de Canosa, no altar-mor. Nos apses menores são dois sarcófagos: um contém as relíquias recentemente restauradas de São Columba, e o outro vários relicários. Na sacristia direita, há um altar com um quadro provavelmente representando São Mauro, que se crê ser o primeiro bispo de Bari.
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