První kostel byl postaven v 5. století na místě, kde byl pohřben svatý Geminianus, patron Modeny. Kolem poloviny 11. století však začaly nové práce, aby byl stávající kostel nahrazen větším a krásnějším, ale koncem téhož století se lidé rozhodli postavit ještě jeden, protože druhá stavba nebyla příliš stabilní. Práce na třetí stavbě začaly v květnu 1099 a prováděl je architekt Lanfranco s pomocí mistrů Comaciniů, zkušených zedníků a kameníků, a sochaře Wiligelma, který pravděpodobně pracoval i na fasádě. Na toto architektonické dílo byly použity různé materiály ze starých římských staveb.V roce 1106 bylo tělo svatého Geminiana přeneseno do nové krypty baziliky, přičemž sakrální stavba byla pouze zakryta a ještě nebyla dokončena. Později svou práci na její realizaci propůjčili také mistři z Campione, jedním z nich byl Anselmo da Campione, který postavil zvonici a dokončil katedrálu.Celou stavbou prochází řada lodžií, které se nacházejí ve výšce ženských galerií a tvoří součást slepých arkád. Fasáda je šikmá a je rozdělena dvěma pilastry na tři sektory, které odpovídají lodím. Jsou zde tři portály, všechny bez lunet; dva boční jsou menší, zatímco centrální je větší.n uprostřed stojí růžicové okno, které vytvořili mistři z Campionese ve 13. století, a nad ním čtyři evangelisté, z nichž každý je vyobrazen se svým symbolem, s Vykupitelem uprostřed. Za zmínku stojí také boční dveře: Porta Regia z růžového mramoru, zatímco celá katedrála je bílá, Porta dei Principi a Porta della Pescheria. Průčelí završuje mramorový anděl svírající na prsou květinu a od roku 1938 byly obnoveny také věže. Vedle katedrály se nachází Ghirlandina, zvonice vysoká něco přes 86 metrů, symbol města Modeny, jejíž název je odvozen od dvou "girland", mramorových zábradlí, která ji charakterizují.Kostel má tři lodě, z nichž každá je zakončena apsidou, a nemá příčnou loď. Presbytář a chór jsou vyvýšeny nad kryptou.