В плане собор представляет собой трехнефную базилику с тремя апсидами и широким трансептом. Пространственная структура интерьера ориентирована на максимальное раскрытие поверхностей стен под мозаичные панно. Просторный центральный неф отделен от боковых колоннадами из античных гранитных колонн (за исключением одной, выполненной из мрамора), соединенных стрельчатыми арками мавританского типа.

Вся нижняя часть стен, до которой может дотянуться человек, отдана восточной культуре. Этот цокольный ярус облицован строгими плитами из белого мрамора, которые прорезаны вертикальными мозаичными лентами. Мелкие, как крупицы, треугольники из редкого красного порфира и зеленого гранита выложены здесь в сложнейшие восточные ковровые паттерны. Такая плотная, жесткая геометрия Магриба создает мощный визуальный фундамент. Именно на этот земной исламский орнамент опирается и уходит в бесконечность верхняя, «небесная» зона собора — бескрайнее византийское море из золотой смальты.