Entrando a la Catedral, nos encontramos con las tres puertas que dan a la Plaza de Armas, las cuales están talladas en cedro, se cree, a comienzos del siglo XIX. El piso es de baldosa que va formando figuras geométricas.

Sobre el atrio se encuentra el Gran Órgano de tubos, fabricado en la casa Flight de Londres, por encargo, del entonces, Arzobispo Rafael Valdivieso. Llegó a Chile en diciembre de 1849 y se estrenó por primera vez durante la Semana Santa de 1850.

En la nave central, podemos apreciar una de las tantas intervenciones de Ignacio Cremonesi en la Catedral. Construyó un cielo falso, abovedado, revestido en yeso y copiosamente adornado con molduras, cornisas, medallones y con ilustraciones de escenas bíblicas, con fuertes influencias de artistas italianos. Además, de la pintura marmolada en algunos sectores y detalles.

Sobre los pilares de la nave central, se encuentran imágenes de Profetas y Apóstoles, evidenciando la unidad de las dos alianzas, base de la fe cristiana. Esta imaginería es de madera tallada y dorada a fuego, encargada a Francia en 1850 por el Arzobispo Valdivieso (otra versión, menciona que fueron hechos en el taller jesuita ubicado en calera de Tango en el siglo XVIII, de estilo barroco bávaro).

También, debe mencionarse los dos púlpitos adosados a cada lado de la nave central, con aplicaciones doradas, de estilo neoclásico, fabricados en la primera mitad del siglo XIX. Antiguamente, eran ocupados para predicar el Evangelio y leer las epístolas.

La nave central termina en el Presbiterio, donde está ubicado el Altar Mayor, la Cátedra y el espacio donde se reúnen los sacerdotes. Culmina al fondo, en un retablo que en el centro está la imagen de la Asunción de la Virgen con los brazos abiertos y acompañada de ángeles. A su derecha, encontramos la imagen de Santa Rosa de Lima, patrona de América y a la izquierda el Apóstol Santiago, patrono de la ciudad. Este conjunto es de origen francés, traído en 1865, de madera policromada y dorada. Junto al coro, en el pilar izquierdo, encontramos el Crucifijo de bronce donado, por Pío IX, a la Catedral.

El Altar Mayor, ubicado al fondo de la nave central, hecho de mármol blanco, con aplicaciones de piedras y adornos en bronce, acoge y destaca un gran templete para la exposición del Santísimo Sacramento. Este valioso altar fue construido en la Casa Mayer de Munich en 1912. El altar está coronado por un pelícano, símbolo del amor de Cristo por su Iglesia. Delante del templete se encuentra el cordero de Dios, símbolo de Jesucristo, en su entrega en la cruz.

Encontramos aquí, delante del altar, unos asientos tallados en madera destinados a los sacerdotes. Éstos fueron fabricados en caoba, por los jesuitas bávaros de Calera de Tango, durante el siglo XVIII. Ubicada a un costado, está la Cátedra, su dosel es en madera de nogal tallado y dorado y también sería encargo del Arzobispo Rafael Valdivieso a mediados del siglo XIX.

Entre los años 2005 y 2006 el altar fue remodelado junto con la cripta arzobispal, que se encuentra debajo del Altar Mayor, donde se sepultan los restos de los Obispos y Arzobispos de Santiago. Fue realizada por los arquitectos Sebastián Bianchi, Patricio Mardones y Rodrigo Pérez de Arce. Aquí está la imagen de Cristo crucificado, en madera policromada y la de la Piedad en marfil, ambas son de estilo románico.

Por detrás del Altar Mayor, las naves se conectan entre ellas debido a que no tiene ábside. En esa zona, también, encontramos la cripta de Diego Portales, con una lápida de mármol.

Finalmente, encima del Altar Mayor, vemos la cúpula circular ricamente ornamentada y antecedida por dos hermosos vitrales, obra del alemán Franz Xavier Zettler, Munich Alemania (1905-1912), encargados por Cremonesi. Ambos vitrales son de estilo renacentista y la técnica es de vidrio pintado y horneado, son apaisados (horizontales) con arco extendido y en excelente estado de conservación. Uno tiene como tema a Cristo y sus Apóstoles y el otro, Cristo y su Iglesia, en el cual se puede identificar a distintos Santos.

Las naves laterales tienen el cielo de manera tal, que se van generando pequeñas cúpulas que van separadas por arcos de medio punto , todo ornamentado con molduras doradas. Las cúpulas están pintadas de celeste y detalles dorados, insinuando un cielo estrellado, una conexión con lo celestial.

Debajo de cada cúpula encontramos un vitral, también fabricados en el taller de Zettler, que en total suman 16 vitrales (8 piezas en cada nave), de estilo renacentista y técnica de vidrio pintado y horneado. Son horizontales con arco de medio punto y tienen el retrato de un Santo, el nombre está indicado en el mismo vitral. La mayoría se encuentran en buen estado de conservación y algunos tienen pequeñas restauraciones.

Más abajo, encontramos algún altar o monumento.

Nave Poniente (por entrada principal)

– Acceso a la Parroquia del Sagrario con la imagen de la Virgen del Carmen.
– Altar del Apóstol Santiago (patrono de la ciudad). Imagen policromada, de origen europeo.
– Altar de San Miguel de Arcángel. Imagen policromada, realizada posiblemente por la Compañía Mayer.
– Altar de la Virgen Dolorosa. Donado por la Hermandad de Dolores.
– Altar de Nuestra Señora del Tránsito (de la Asunción). Pintura.
– Acceso a la Capilla del Santísimo Sacramento. Construida por Ignacio Cremonesi. Cuidadosamente ornamentada, el altar (con frontis de plata repujada) fabricado en los talleres jesuitas de Calera de Tango, data del siglo XVIII; los objetos de plata también. La lámpara es del siglo XVII.
– Altar den San José con el niño Jesús.
– Altar de Jesús Crucificado. Imagen en madera tallada, policromada, según se dice fue donado por el Rey Felipe II de España. Las imágenes de los santos, serían obra del escultor chileno Nicanor Plaza en 1870.
– Acceso a la Sacristía.
– Monumento Sepulcral de Monseñor Rafael Valentín Valdivieso.

Nave Oriente (por entrada principal)

– Monumento a los Héroes del Combate de la Concepción. De estilo neogótico y de mármol blanco, de 1912.
– Altar de San Francisco de Sales.
– Altar de San Francisco de Paula.
– Altar de San Alberto Hurtado.
– Altar de Santa Teresa de Los Andes.
– Altar de la Ascensión del Señor.
– Altar de Nuestra Señora del Carmen (patrona de Chile). Se cree que es obra de Jacques Pilliard, fechada en Roma, 1864.
– Altar de Nuestro Señor Jesucristo.
– Altar de San Pedro. Pintura.
– Monumento Sepulcral de Monseñor Joaquín Larraín Gandarillas (fundador de la Universidad Católica de Chile).