Pirmā baznīca tika uzcelta 5. gadsimtā vietā, kur bija apglabāts Modenas patrons svētais Geminiāns. Tomēr ap 11. gadsimta vidu sākās jauni darbi, lai esošās baznīcas vietā uzceltu lielāku un skaistāku, bet tā paša gadsimta beigās iedzīvotāji nolēma uzcelt vēl vienu baznīcu, jo otrā ēka nebija pārāk stabila. Trešās celtnes būvdarbi sākās 1099. gada maijā, un tos veica arhitekts Lanfranko ar Komacīni meistaru, prasmīgu mūrnieku un akmeņkaļu, un tēlnieka Viligelmo, kurš, iespējams, strādāja arī pie fasādes, palīdzību. Šim arhitektūras darbam tika izmantoti dažādi materiāli no senajām romiešu celtnēm.Svētā Geminiāna ķermenis 1106. gadā tika pārvietots uz bazilikas jauno kriptu, bet sakrālā ēka bija tikai nosegta un vēl nebija pabeigta. Vēlāk šī darba celtniecībā savu darbu ieguldīja arī meistari no Kampiones, viens no viņiem bija Anselmo da Kampione, kurš uzcēla zvanu torni un pabeidza katedrāles celtniecību.Visu ēku šķērso virkne lodžiju, kas atrodas sieviešu galeriju augstumā un veido daļu no aklajām arkādēm. Fasāde ir slīpa un ar diviem pilastriem sadalīta trijos sektoros, kas atbilst dievnamiem. Ir trīs portāli, visi bez lunetēm; divi sānu portāli ir mazāki, bet centrālais - lielāks.centrā atrodas rožu logs, ko 13. gadsimtā darinājuši Kampionijas meistari, un virs tā četri evaņģēlisti, katrs no tiem attēlots ar savu simbolu, bet centrā ir Pestītājs. Jāatzīmē arī sānu durvis: Porta regia, kas izgatavotas no rozā marmora, bet visa katedrāle ir balta, Porta dei Principi un Porta della Pescheria. Fasādi rotā marmora eņģelis, kas pie krūtīm tur ziedu, un kopš 1938. gada ir atjaunotas arī torņa smailes. Blakus katedrālei atrodas Ghirlandina, nedaudz vairāk nekā 86 metrus augsts zvanu tornis, Modenas pilsētas simbols, kura nosaukums cēlies no divām "virtenēm", marmora margu margām, kas to raksturo.Baznīcai ir trīs nomas, katra no tām beidzas ar apsīdu, un tai nav transepta. Presbiterijs un koris atrodas virs kriptas.