Na skrzyżowaniu naw i transeptu wznosi się kopuła, zbudowana na planie spłaszczonego okręgu z osią główną w kierunku wschód-zachód. Otaczająca kopułę loggia została zbudowana po roku 1383 przez Puccia di Landuccio, prawdopodobnie w celu wzmocnienia jej konstrukcji.
Wnętrze mały|240px|Wnętrze katedry w Pizie, nawa główna Katedra Santa Maria Assunta powstała na planie krzyża łacińskiego jako założenie z pięcionawowe z trzynawowym transeptem. Nawa główna jest obramowana z każdej strony dwoma rzędami monolitycznych kolumn, wykonanych z granitu z Elby. Nawy boczne zostały przekryte sklepieniem krzyżowym, a nawa główna – drewnianym, kasetonowym stropem, który w XVII wieku zastąpił oryginalną, odsłoniętą więźbę dachową. Oświetlenie wnętrza zapewniają wąskie, łukowe okna. Wnętrze jest bogato dekorowane.