Wnętrze Kościół wznosi się na planie krzyża łacińskiego. Składa się z trzyprzęsłowej, długiej na 60 i szerokiej na 13,5 metra nawy głównej flankowanej nawami bocznymi, w których znajdują się po trzy kaplice. Prezbiterium, zamknięte głęboką apsydą, jest flankowane dwiema kaplicami bocznymi. Zarówno fasada i wnętrze utrzymane są w porządku korynckim. Po jego wschodniej stronie znajduje się zakrystia, a po zachodniej – sala kapituły. Duże łuki nawy wspierają się na filarach zwieńczonych korynckimi kapitelami. Zbudowana na skrzyżowaniu naw kopuła o średnicy 15 i wysokości 7,3 metra jest wsparta na wysokich na 13 metrów filarach. Na sklepieniu kopuły Joseph Jacquart namalował w latach 1723–1727 duży fresk przedstawiający niebiańską chwałę, złożoną ze 150 postaci, z których największe mają ponad 5 metrów wysokości.
Prezbiterium mały|240px|Nawa główna – widok na prezbiterium Marmurowy ołtarz główny jest datowany na 1763 rok. Otaczające go stalle zaprojektował w 1723 roku Germain Boffrand. Malowidła na ścianach apsydy poświęcone są św. Zygisbertowi, królowi Austrazji, jednemu z patronów katedry;