Esimene kirik püstitati 5. sajandil kohale, kuhu oli maetud Modena kaitsepühak Püha Geminianus. Umbes 11. sajandi keskel alustati aga uusi töid, et asendada olemasolev kirik suurema ja ilusama kirikuga, kuid sama sajandi lõpus otsustasid inimesed ehitada veel ühe kiriku, kuna teine hoone ei olnud kuigi stabiilne. Kolmanda ehitusega alustati 1099. aasta mais ja seda teostas arhitekt Lanfranco, kelle abiks olid Comacini meistrid, oskuslikud müürsepad ja kiviraidurid ning skulptor Wiligelmo, kes töötas tõenäoliselt ka fassaadi kallal. Selle arhitektuurse töö jaoks kasutati erinevaid materjale, mis pärinesid vanadest Rooma ehitistest.1106. aastal viidi püha Geminianuse surnukeha basiilika uude krüptasse, kusjuures püha hoone oli ainult kaetud ja veel lõpetamata. Hiljem andsid oma tööjõudu selle teostamiseks ka Campione meistrid, kellest üks oli Anselmo da Campione, kes ehitas kellatorni ja lõpetas katedraali.Kogu hoonet läbib rida loggiaid, mis asuvad naiste galeriide kõrgusel ja moodustavad osa pimedatest kaarjadest. Fassaad on kaldus ja jaguneb kahe pilastri abil kolmeks sektoriks, mis vastavad pikihoonetele. On kolm portaali, mis kõik on ilma lünettideta; kaks külgportaali on väiksemad, samas kui keskne on suurem.Keskel on 13. sajandil Campionese meistrite poolt valmistatud roosiaken, mille kohal on neli evangelisti, igaüks kujutatud oma sümboliga, keskel on Lunastaja. Märkimist väärivad ka külguksed: Porta Regia, mis on valmistatud roosast marmorist, samas kui kogu katedraal on valge, Porta dei Principi ja Porta della Pescheria. Fassaadi ülaosas on marmorist ingel, kes hoiab rinnal lille ja alates 1938. aastast on restaureeritud ka tornid. Katedraali kõrval asub veidi üle 86 meetri kõrgune Ghirlandina, Modena linna sümbol, mille nimi tuleneb kahest "girlandinast", marmorist piirdest, mis iseloomustavad seda.Kirikus on kolm kirikulaeva, millest igaüks lõpeb apsisega, ja puudub ristiüleminek. Presbüterium ja koor on keldri kohal.
