Prva cerkev je bila zgrajena v 5. stoletju na mestu, kjer je bil pokopan sveti Geminianus, zavetnik Modene. Okoli sredine 11. stoletja pa so se začela nova dela, da bi obstoječo cerkev nadomestili z večjo in lepšo, vendar so se prebivalci ob koncu istega stoletja odločili, da bodo zgradili še eno, saj druga stavba ni bila preveč stabilna. Dela na tretji gradnji so se začela maja 1099, izvajal pa jih je arhitekt Lanfranco s pomočjo mojstrov Comacinijevih, izurjenih zidarjev in kamnosekov, ter kiparja Wiligelma, ki je verjetno delal tudi na fasadi. Za to arhitekturno delo so bili uporabljeni različni materiali iz starih rimskih stavb.Leta 1106 je bilo telo svetega Geminiana preneseno v novo kripto bazilike, pri čemer je bila sakralna stavba le pokrita in še ni bila dokončana. Pozneje so svoje delo pri njenem uresničevanju prispevali tudi mojstri iz Campioneja, med katerimi je bil Anselmo da Campione, ki je zgradil zvonik in dokončal katedralo.Celotno stavbo prečka vrsta lož, ki se nahajajo v višini ženskih galerij in so del slepih arkad. Fasada je nagnjena in je z dvema pilastroma razdeljena na tri sektorje, ki ustrezajo ladjam. Portali so trije, vsi brez lunet; stranska portala sta manjša, osrednji pa večji.n sredini stoji rožnato okno, ki so ga izdelali kampionski mojstri v 13. stoletju, nad njim pa so upodobljeni štirje evangelisti, vsak s svojim simbolom, z Odrešenikom v sredini. Omeniti velja tudi stranska vrata: Porta Regia, izdelana iz rožnatega marmorja, medtem ko je celotna katedrala bela, Porta dei Principi in Porta della Pescheria. Fasado krasi marmorni angel, ki na prsih drži rožo, od leta 1938 pa so obnovljeni tudi stolpi. Ob katedrali je Ghirlandina, nekaj več kot 86 metrov visok zvonik, simbol mesta Modena, katerega ime izhaja iz dveh "girland", marmornih ograj, ki ga zaznamujeta.Cerkev ima tri ladje, ki se zaključujejo z apsido, nima pa transepta. Prezbiterij in pevski zbor sta dvignjena nad kripto.