Prima biserică a fost ridicată în secolul al V-lea pe locul unde a fost înmormântat Sfântul Geminianus, patronul orașului Modena. Cu toate acestea, pe la mijlocul secolului al XI-lea, au început noi lucrări pentru a înlocui biserica existentă cu una mai mare și mai frumoasă, dar la sfârșitul aceluiași secol, oamenii au decis să construiască încă una, deoarece cea de-a doua clădire nu era foarte stabilă. Lucrările la cea de-a treia construcție au început în mai 1099 și au fost realizate de arhitectul Lanfranco, cu ajutorul maeștrilor Comacini, zidari și pietrari pricepuți, și a sculptorului Wiligelmo, care probabil a lucrat și la fațadă. Pentru această lucrare arhitecturală au fost folosite o varietate de materiale provenite din vechile clădiri romane.În 1106, trupul Sfântului Geminianus a fost mutat în noua criptă a bazilicii, clădirea sacră fiind doar acoperită și nefiind încă finalizată. Mai târziu, maeștrii din Campione și-au împrumutat și ei forța de muncă la construcția lucrării, unul dintre ei fiind Anselmo da Campione, care a construit clopotnița și a finalizat catedrala.Întreaga clădire este traversată de o serie de loggii, care se află la înălțimea galeriilor femeilor și fac parte din arcadele oarbe. Fațada este înclinată și este împărțită de doi pilaștri în trei sectoare, care corespund naosurilor. Există trei portaluri, toate fără lunetă; cele două portaluri laterale sunt mai mici, în timp ce cel central este mai mare.n centru se află o rozetă, realizată de maeștrii din Campionese în secolul al XIII-lea, iar deasupra ei se află cei patru evangheliști, fiecare reprezentat cu propriul simbol, cu Răscumpărătorul în centru. Merită menționate și ușile laterale: Porta Regia, realizată din marmură roz, în timp ce întreaga catedrală este albă, Porta dei Principi și Porta della Pescheria. Fațada este surmontată de un înger din marmură care strânge la piept o floare, iar din 1938 au fost restaurate și turlele. Lângă catedrală se află Ghirlandina, clopotnița înaltă de puțin peste 86 de metri, simbol al orașului Modena, al cărei nume provine de la cele două "ghirlande", balustrade de marmură, care o caracterizează.Biserica are trei naosuri, fiecare terminându-se într-o absidă, și nu are transept. Prezbiteriul și corul sunt ridicate deasupra criptei.