Prvi vtis, ki ga dobimo ob pogledu na stolnico v Pisi, je občutek nevsakdanje lepote in elegance, ki izvira iz skladnosti proporcev, ritmične razgibanosti stavbne lupine in skrbno premišljene rabe arhitekturnega okrasja. Glavno pročelje je razdeljeno na pritlični pas, ki ga členijo slepe arkade (povzete naj bi bile po armenski arhitekturi), in tri nize odprtih stebrnih galerij, nad katerimi je trikotno čelo, ki ga prav tako krasi galerija vitkih stebričev. Slepe arkade z geometrično oblikovano marmorno inkrustacijo se ponovijo na glavni apsidi in na obeh apsidah prečne ladje, arkadni motiv na pilastrih pa se razteza po vsej dolžini glavne in prečne ladje. Nad njim v prvem nadstropju teče friz plitkih pilastrov s klasičnimi stebrnimi prekladami, ki ga prekinja lok glavne apside, obdane z dvema nizoma pritlikavih stebrnih galerij. Drugo nadstropje preigrava motiv polkrožno zaključenih slepih arkad in antikizirajočih pilastrov. Pritličje in obe nadstropji so enakomerno prevotljena z okni, ki so glede na čas nastanka razmeroma velika in stavbi zagotavljajo obilje svetlobe. K presvetljenosti cerkvene notranjščine prispeva tudi sloka kupola, ki se ovita v krhko čipko odprtih gotskih arkad dviga nad križiščem glavne in prečne ladje.