De style roman pisan, le dôme comporte trois nefs à colonnes monolithes et un plafond à caissons représentant le paradis peuplé des saints de Volterra. La chapelle de l'Addolorata abrite une fresque de Benozzo Gozzoli, le Cortège des Mages, qui sert de toile de fond à une crèche en terre cuite polychrome réalisée par Zaccaria Zacchi da Volterra (1473-1544). Vous y verrez également des oeuvres du Dominiquin et du Pomarancio et, surtout, une superbe Déposition en peuplier polychrome.