米兰大教堂是米兰的代表性建筑，历经六个世纪才完工，德国、法国、意大利等国建筑师先后参与米兰大教堂的主教堂设计，汇集了多种民族的建筑艺术风格。十二到十五世纪，哥特式建筑风格在欧洲正流行，所以奠定了米兰大教堂的哥特式风格基调，在内部装饰上，由于十七、十八世纪巴洛克风格在欧洲的兴起，因此也融入了巴洛克风格。因此，米兰大教堂的建筑风格包含了哥特式、新古典式、新哥特式（又称巴洛克式），米兰大教堂虽经多人之手，但始终保持了“装饰性哥特式”的风格。
教堂的建筑风格十分独特，上半部分是哥特式的尖塔，下半部分是典型的巴洛克式（Baroque）风格，从上而下满饰雕塑，极尽繁复精美，是文艺复兴时期具有代表性的建筑物。
米兰大教堂在装饰及设计方面，显得相当细腻，极富艺术色彩，整个教堂本身甚至可以说是一个艺术品。
雕刻和尖塔是哥特式建筑的特点之一，米兰大教堂可以说是把这个特点淋漓尽致的表现出来了。外部的扶壁、塔、墙面都是垂直向上的垂直划分，全部局部和细节顶部为尖顶，整个外形充满着向天空的升腾感，这些都是哥特式建筑的典型外部特征。教堂内外墙等处均点缀着圣人、圣女雕像，共有6000多座，仅教堂外就有3159尊之多。教堂顶耸立着135个尖塔，每个尖塔上都有精致的人物雕刻。
米兰大教堂整个外观极尽华美，主教堂用白色大理石砌成，是欧洲最大的大理石建筑，有“大理石山”之称，美国作家马克吐温称之为“大理石的诗”。整个建筑呈拉丁十字形，长度大于宽度。
米兰大教堂也是世界上雕像最多的哥特式教堂。整座教堂共有大理石雕像6000多座，3159座位于建筑外部，其中2245尊是外侧雕刻，雕像的主题多为圣经故事等宗教题材，各种雕像千姿百态。教堂外部还有96个怪兽形排水口，每个转角处的怪兽都各不相同。整个建筑外部分布着雕刻精美的窗花格，全长约半英里（1公里）。
教堂正面被6个巨大方柱分隔出五扇铜门，完成于1896年至1965年，每座铜门上分有许多方格，每个方格内雕刻着教堂历史、神话与圣经故事。左边第一个铜门于1948年完成，表现的是君士坦丁皇帝的法令；第二个铜门是1950年所作，讲述的是圣·安布罗吉奥的生平。
第三个最大的铜门位于正中，是1906年完成，重37吨，描绘的是圣母玛丽亚的一生。第四个铜门是在1950年完成的，讲的是从德国皇帝菲德烈二世灭亡到莱尼亚诺战役期间米兰的历史。第五个铜门1965年完成，表现的是从圣·卡罗·波罗梅奥时代以来大教堂的历史。正面的方石柱上刻有几十幅大型浮雕和上百个人物像。
