Kisha e parë u ndërtua në shekullin e 5-të në vendin ku u varros San Geminiano, shenjt mbrojtës i Modenës. Megjithatë, rreth mesit të shekullit të 11-të, filluan punimet e reja për të zëvendësuar kishën ekzistuese me një kishë më të madhe dhe më të bukur, por tashmë në fund të të njëjtit shekull, njerëzit vendosën të ndërtonin një tjetër, pasi ndërtesa e dytë ishte jo shumë e qëndrueshme. Punimet për ndërtimin e tretë filluan në maj të vitit 1099 dhe u kryen nga arkitekti Lanfranco me ndihmën e mjeshtrave Comacini, muratorëve dhe gurgdhendësit të aftë dhe nga skulptori Wiligelmo, i cili me siguri u kujdes edhe për fasadën. Për këtë vepër arkitekturore u përdorën një seri e tërë materialesh nga ndërtesat e vjetra romake.Në vitin 1106 trupi i San Geminiano u zhvendos në kriptin e ri të bazilikës, me ndërtesën e shenjtë vetëm të mbuluar dhe ende të pa përfunduar. Më pas, punën e tyre për realizimin e kësaj vepre e huazuan edhe mjeshtrit Campionesi, njëri prej të gjithëve ishte Anselmo da Campione, i cili ndërtoi kambanoren dhe përfundoi katedralen.I gjithë godina përshkohet nga një sërë lozhash, të cilat ndodhen në lartësinë e galerive të grave dhe janë pjesë e harqeve të verbër. Fasada është e pjerrët dhe ndahet me dy pilastra në tre sektorë, që korrespondojnë me nefet. Janë tre portale, të gjitha pa lunetë, dy ato anësore janë më të vogla ndërsa ajo qendrore është më e madhe.Qendra është një dritare trëndafili, e bërë nga mjeshtrit Campionesi në shekullin XIII dhe mbi të katër ungjilltarët, secili me simbolin e tij, me Shëlbuesin në qendër. Vlen të përmenden edhe dyert anësore: Porta regia, prej mermeri rozë, ndërsa e gjithë katedralja është e bardhë, Porta dei Principi dhe Porta della Pescheria. Fasada është e mbivendosur nga një engjëll prej mermeri që mban një lule në gjoks dhe që nga viti 1938 janë restauruar edhe kupat. Pranë katedrales ndodhet Ghirlandina, kambanorja pak më shumë se 86 metra e lartë, simbol i qytetit të Modenës, emri i të cilit rrjedh nga dy "ghirlande", kangjellat e mermerit, që e karakterizojnë atë.Kisha ka tre nefet, secila përfundon me një absidë dhe pa transept. Presbiteri dhe kori janë ngritur mbi kriptë.
