Першая царква была пабудавана ў 5-м стагоддзі на месцы, дзе быў пахаваны Сан-Джэмініяна, заступнік Мадэны. Аднак прыкладна ў сярэдзіне XI стагоддзя пачаліся новыя работы па замене існуючай царквы на большую і прыгажэйшую, але ўжо ў канцы таго ж стагоддзя людзі вырашылі пабудаваць яшчэ адну, бо другі будынак быў не вельмі стабільны. Работы па трэцім будаўніцтве пачаліся ў траўні 1099 года і праводзіліся архітэктарам Ланфранка пры дапамозе майстроў Камачыні, дасведчаных муляроў і каменярэзаў, а таксама скульптара Вілігельма, які, верагодна, займаўся і фасадам. Для гэтага архітэктурнага твора была выкарыстана цэлая серыя матэрыялаў старых рымскіх будынкаў.У 1106 г. цела Сан-Джэмініяна было перанесена ў новую крыпту базылікі, прычым святы будынак быў толькі накрыты і яшчэ не завершаны. Пазней майстры Кампіёнезі таксама пазычылі сваю працу для рэалізацыі гэтай працы, адным з іх быў Ансельма да Кампіёне, які пабудаваў званіцу і завяршыў сабор.Увесь будынак перасякае шэраг лоджый, якія знаходзяцца на вышыні жаночых галерэй і з'яўляюцца часткай глухіх арак. Фасад пакаты і падзелены дзвюма пілястрамі на тры сектары, адпаведныя нефам. Парталы тры, усе без люнетаў, два бакавыя меншыя, цэнтральны большы.У цэнтры — акно-ружа, зробленае майстрамі Кампіёнезі ў XIII стагоддзі, а над ім чатыры евангелісты, кожны са сваім сімвалам, з Адкупіцелем у цэнтры. Таксама варта адзначыць бакавыя дзверы: Porta regia, зробленыя з ружовага мармуру, у той час як увесь сабор белы, Porta dei Principi і Porta della Pescheria. Фасад увенчаны мармуровым анёлам, які трымае на грудзях кветку, а з 1938 г. былі адноўлены і купіны. Побач з саборам знаходзіцца Гірландына, званіца крыху больш за 86 метраў у вышыню, сімвал горада Модэна, назва якой паходзіць ад двух мармуровых парэнчаў "гірланды", якія яе характарызуюць.Касцёл трохнефны, кожны з якіх завяршаецца апсідай, і не мае трансепта. Прэзбітэрый і хоры ўзвышаюцца над крыптай.
