Među europskim katedralama splitska ima za sjedište najstariju građevinu - mauzolej rimskog cara Dioklecijana. U njoj, na koncu drugog milenija, povijest izmiruje pogansku antičku, kršćansku srednjovjekovnu i modernu baštinu. Mauzolej cara-progonitelja kršćana postaje sredinom 7. stoljeća katedralom u kojoj su na počasnim mjestima postavljeni oltari s relikvijama Svetog Dujma i Svetog Staša, mučenika pogubljenih u obližnjem Solinu. Vanjski oktogon mauzoleja bio je opkoljen trijemom

(peripterom) na 24 stupa. U unutrašnjosti ima kružni oblik sa četiri polukružne i četiri pravokutne niše. U sredini je stajao Dioklecijanov sarkofag, kasnije uništen. Iznad niša se diže osam korintskih stupova od crvenog granita, a nad njima još osam manjih. Na vijencu koji teče uokolo reljefno su prikazani Eroti u lovu, maske i ljudske glave. Osobito su zanimljiva dva medaljona s vrpcama, na kojima arheolozi i splitska tradicija prepoznaju portrete cara Dioklecijana i žene mu Priske. Osobito je zanimljiva konstrukcija kupole zidane lepezastim slaganjem opeka u donjem te kružnim slaganjem u gornjoj trecini. Kupola je sjajila svjetlucavim mozaikom kao i ona u Vestibulu.

Katedrala je, prije svega, danas liturgijsko mjesto čiji tisućljetni kontinuitet najbolje odražava svakonedjeljna misa i obnovljeni sjaj procesije o danu splitskog zaštitnika Svetog Dujma. Najznamenitiji dio katedrale su vratnice koje je 1214. u orahovini izrezbario Splićanin Andrija Buvina, na čija dva krila se na 14 kaseta prikazuju prizori iz Evanđelja, od Gabrijelova navještenja do Kristova uskrsnuća.

Lijevo od ulaza nalazi se šesterostrana propovjedaonica iz 13. stoljeća, građena od skupocjenog zelenog porfira, nekoć pozlaćenog u cijelosti. Desni je bočni oltar bio posvećen salonitanskom biskupu i mučeniku Svetom Dujmu. Oltarski ciborij podigao je Bonino da Milano 1427. godine u kasnogotičkom stilu, a freskama četiriju evanđelista oltar je ukrasio splitski kasnogotički slikar Dujam Vušković 1429. godine. Lijevi je bočni oltar suzaštitnika Splita, solinskog mučenika tangara Anastasija Akvilejskoga, izradio 1448. najveći hrvatski graditelj i kipar svoga doba Juraj Dalmatinac. Osobito je lijep središnji reljef na sarkofagu s prikazom Bičevanja Kristova, gdje Dalmatinac prikazuje Krista pokrenuta mukom i bolju. Glavni je oltar podignut izmedu 1685. i 1689. godine. U sjevernoj niši nalazi se oltar koji je izradio mletački kipar Morlaiter 1767. godine, u kojem od 1770. leže moći Sv. Duje iz Boninova oltara. Najznačajnije djelo u baroknom koru katedrale su drveni nasloni klupa koje su izvorno stajale pred glavnim oltarom, izrezbareni u prvoj polovici 13. stoljeća.

Zvonik katedrale (57 m) je najizvornija dalmatinska srednjovjekovna građevina započeta u 13. stoljeću. Zvonik je na prijelazu iz 19. u 20. stoljeće temeljito obnovljen i ponešto izmijenjen. Danas se stepenicama moguće popeti na vrh zvonika, s kojega se pruža spektakularni pogled na cijeli Split.