A székesegyház mai formáját az 1882-1891 között történt átépítés eredményeként nyerte el. Megőrizte középkori alaprajzi rendszerét, az egységes neoromán külső és belső kiegészül, és teljessé válik a historizáló képző- és iparművészeti alkotásokkal és díszítéssel. Anyaggazdagság, változatosság, igényesség fogja egybe, amely nemcsak az építészeti kialakításban, hanem a legnagyobb és legapróbb felületek megmunkálásában egyaránt érvényesült.
A székesegyház legutóbbi külső és belső restaurálását 1962-68 között végezték.
A pécsi székesegyház története visszanyúlik egészen a római birodalom koráig. A mai altemplom alapfalait a 4. század végén rakták le, feltételezések szerint helyén ókeresztény bazilika állott, majd a 8-9. században nyugat felé bővítették. Az eredeti templom Szent István király idejében azáltal alakult altemplommá, hogy föléje építették a mai szentélyt. Valószínűleg ebből a korból származik a két nyugati torony is. A románkori Bazilikát az 1064. évi tűzvész után kezdték építeni. A nagyszabású építkezésen felső-itáliai, lombard és magyar építészek dolgoztak. A templom töredékes szobrászati emlékei a 19. századi átépítéskor kerültek elő, hosszú hányattatás után ma a Dóm kőtárban láthatók méltó körülmények között.
A középkorban még két toronnyal látták el a templomot. A gótika idejére esik a kápolnák kialakítása. Az 1543-tól 1686-ig tartó török hódoltságot a templom kisebb-nagyobb károsodásokkal vészelte át. Az egymást követő püspökök különféle művészeti stílusok jegyében végeztették helyreállítását. 1807-ben Pollack Mihály építész tervei szerint a klasszicizmus szellemében, csúcsíves főhomlokzattal építették újjá. A homlokzatra Bartalits Mihály 12 apostolszobrát helyezték el.
A dóm mai formája az 1882-1891-ig tartó átépítéskor alakult ki. A munkálatokat Dulánszky Nándor püspök megbízásából Friedrich von Schmidt, osztrák építész vezette. A terv az volt, hogy vissza kell állítani az "eredeti", Árpád-kori székesegyházat. Ekkor nyerte vissza román jellegét és lett európai hírű nemzeti kincsünk. A templom hossza 70 m, szélessége 22 m, a tornyok magassága 60 m, a mellékhajók fölé emelkedő főhajó 22 méter magas.
A déli homlokzaton jelenleg az 1968-ban Antal Károly által újonnan készített 12 apostol szobra áll. A déli főbejárat feletti főmezőben Kis György által formázott féldombormű látható, melyen Magyarország védőszentje, Szűz Mária előtt hódolnak a magyar szentek. Alatta a 2000. évben átadott, 3 és fél tonnás bronz Milleneumi Kapu látható, Rétfalvi Sándor pécsi szobrászművész alkotásaként.
A templom belsejébe lépve a diadalív által kettéosztott tér tárul elénk, melyet fokoz a sátoros főoltár. A szentély részben az Ószövetség képeit, a hajó ezt követő részében az Újszövetség főbb eseményeit ábrázolják a freskók, a mellékhajók falain pedig Szent Péter és Pál apostol életének jelenetei láthatók. A mennyezeten 13 kazettában, melyek 4x4 méteresek, Keresztelő Szent János és a 12 apostol képe került ábrázolásra, a többi 54 kazettában a keresztény vallás 54 szentje látható. A kóruson 47 változatú orgona állt, a volt pécsi Angster orgonagyár alkotásaként, melyet az évtizedek során folyamatosan újjáépítettek, bővítettek.
Az altemplom a székesegyház legrégibb része, 5 hajós, 25 méter hosszú és 21 méter széles oszlopokkal tagolt területe. Itt található a Kis György faragta carrarai fehér márványból készült mellszobra Dulánszky Nándor püspöknek, aki az utolsó átépítési munkálatokat kezdeményezte és fizette. Az északi és a déli lejárati lépcsőinél látható domborművek Zala György szobrászművész alkotásai, melyek a 11. század körül készültek eredetileg, és ezek töredékeinek másolataként kerültek ismét itt elhelyezésre.
A Jézus Szíve és a Corpus Christi kápolnát Lotz Károly falfestményei díszítik. A Mária kápolnában és a Szent Mór pécsi püspökről elnevezett kápolnában Székely Bertalan világhírű falképei láthatók, amelyek a magyar történelem és Szent Mór püspök életének eseményeit jelenítik meg.