L'interno della chiesa, a tre navate e con quattordici colonne con capitelli corinzi, è decorato, a partire dal pavimento, del 1864, con intarsi di marmo bianco, marmi policromi e pece nera, per finire con la volta, con affreschi, raffiguranti scene del Vecchio e del Nuovo Testamento

La torre campanaria del duomo domina la vista della città bassa. Di forma quadrangolare, addossata alla Cappella del Ss. Sacramento, si compone di tre livelli che testimoniano la storicità e riferibili a epoche diverse. La torre risulta incompleta mancando della naturale terminazione a cupola(ambiente architettonicamente predisposto). Nelle quattro arcate sono presenti altrettante campane di diversa fattura. La campana chiamata "Petra" risulta la più grande della città di Modica insieme a "Ippolita" sua gemella presente nel campanile del Duomo di San Giorgio.

San Marziano (discepolo di San Pietro) a destra, per finire all'estremità destra della facciata con Santa Cirilla (della quale si conserva all'interno della chiesa un'urna con reliquie).