Es ensteht schon ein bemerkenswerter Grundriss, wenn eine sechseckige Kuppel in eine Konstruktion aus viereckigen Gewölben eingepasst werden soll. Trotzdem erscheint die umgesetzte Lösung nicht unellegant zu sein.
Gut zu erkennen ist, dass es sich beim Dom in Siena um eine dreischiffige Kirche handelt. Nicht aus dem Grundriss zu entnehmen, ist die Gestalt der Basilika. Alle Joche sind mit einem gotischen Kreuzrippengewölbe versehen.
Die Kirche ist – wohl aufgrund der naturräumlichen Bedingungen des Standortes auf einem Hügel – nicht perfekt geostet. Vielmehr verläuft die Achse von Südwesten nach Nordosten. In der Fassade im Südwesten sind drei Portale eingelassen, eines in jedes Schiff. Südwestlich der Querhausarme finden sich – je eine im Norden und eine im Süden – zwei runde Kapellen.
Nicht auf dem Grundriss zu erkennen (da nur angedeutet), ist der begonnene, aber gescheiterte größere (größenwahnsinnige) Neubau, dessen Reste direkt südöstlich an die bestehende Kirche anschließen.
