La facciata attuale si presenta a capanna in “stile belle arti” è opera di un rifacimento avvenuto dopo il devastante primo conflitto mondiale, negli anni 1924-1929, che distrusse quasi completamente il tempio. Al di sopra del protiro è incorniciata la statua della Madonna di A. Bertossi del 1887, nei battenti del portale sono inserite le teste dei dodici apostoli, il sagrato venne restaurato nuovamente nei primi anni Duemila.
L’interno del Duomo ha stile composito: il presbiterio del Quattrocento, più volte rimaneggiato, fu collegato alle due cappelle laterali (Sant’Anna e Sant’Acazio) nel 1525. Il tempio venne prolungato e ampliato, raggiungendo le dimensioni attuali, tra il 1688 e il 1702. Fu la chiesa parrocchiale di Gorizia fin dal 1460 e divenne Cattedrale nel 1752. Nella navata destra si trovano oggi gli altari dedicati a Santa Teresa di Gesù bambino con pala del 1929 della pittrice Emma Galli, l’Annunciazione del 1680, San Giuseppe del 1713 e l’ultimo dedicato alla Madonna del Monte Santo.
Nella navata di sinistra sono presenti gli altari del Sacro Cuore, eretto nel 1588 e dedicato inizialmente al Crocifisso, oggi contiene una pala del 1929 della pittrice Emma Galli, di San Francesco con una pala del pittore Antonio Monai, della Santissima Trinità con pala del 1843, e l’ultimo dedicato ai Santi Fabiano e Sebastiano.
Il presbiterio coincide con l’antica chiesa dei Santi Ilario e Taziano, l’altare maggiore è opera di G. Pacassi del 1705, la grande pala del 1820 è del pittore goriziano Giuseppe Tominz (in basso a destra si nota una veduta della città di Gorizia con i principali campanili cittadini), gli stalli lignei dei Canonici del Bernardis illustrano il “Pater noster”, tre epigrafi, alla destra e sinistra delle pareti del presbiterio, ricordano l’erezione della diocesi nel 1752, la visita di Pio VI a Gorizia nel 1782, i privilegi concessi da Pio IX, Leone XIII, Pio X e la visita di Giovanni Paolo II del 1992.
Nella Cappella del Santissimo, costruita nel 1342, si nota a destra il cenotafio dell’ultimo conte di Gorizia del 1497. Il Conte Leonardo è raffigurato in una pesante armatura con in mano l’arma della sua famiglia, in basso a sinistra la raffigurazione della moglie Paola Gonzaga che sorregge il blasone del suo casato e intorno alla lapide in gotico tedesco si legge: LIENHAR. VON. GOTS. GENADN. PFALLENTZ. GRAVE. FVN. KARNTHEN. GRAVE. ZU GOERTZ. UND. ZU. TIROL. VOGTE. DEREN. GOTTS. HAESSERN. ZU AGLAR. ZU. TRENDT. UND. ZU. BRIECHSEN. HAT. DISSN. STAIN. MACH. LASSN. ANNO… “Leonardo per la Grazia di Dio conte palatino della Carinzia, conte di Gorizia e del Tirolo, avvocato delle case d’Iddio di Aquileia, Trento e di Bressanone, ha fatto fare questa lapide nell’anno…”.
La nobile Cappella di Sant’Acazio del 1471, alla destra del presbiterio, presenta una volta a stella con quattro punte in combinazione con una volta a crociera, gli affreschi carinziani raffigurano gli Evangelisti e angeli con i simboli della passione e strumenti musicali. Dalla cappella di Sant’Acazio si accede alle sacrestie e alla cripta degli arcivescovi. Interessante il pulpito del 1711 eretto per volontà delle famiglie aristocratiche goriziane.
