Interno: a cinque navate, divise da colonne monolitiche di granito dell’isola d’Elba. Tre archi, due a sesto acuto e uno a tutto sesto, ci rivelano il bel mosaico absidale del Cristo Pantocratore di Francesco da Pisa, Vincino da Pistoia e soprattutto Cimabue. Il gusto moresco è evidente nelle arcate delle navate laterali, tanto che la Cattedrale fu spesso paragonata alla grande Moschea di Cordoba. Eleganti quadroni settecenteschi e ottocenteschi (Bezzuoli, Bilivert, Lomi, Tempesti ecc.) ci raccontano la storia di Pisa e, tra gli altari laterali, troviamo opere di gran rilievo, come la Madonna con Bambino di Andrea del Sarto (prima metà del XVI secolo) nel secondo altare della navata destra e la bellissima Vergine di Perin del Vaga, nel primo altare del transetto meridionale. Il soffitto intagliato a lacunari e decorato con foglie d’oro, terminato nel 1602, è un’opera di Domenico e Bartolomeo Atticciati e sostituisce l’originale a capriate perduto durante l’incendio del 1595.
- Braccio destro del Transetto: in alto il mosaico della Madonna in gloria di Francesco Traini (XIV sec.) veglia sull’urna in marmo policromo, realizzata da Giovan Battista Foggini nel 1687, dove riposa il corpo di San Ranieri, patrono della città. A sinistra, nell’ombra, parte del sarcofago dell’imperatore Arrigo II di Lussemburgo, scolpito da Tino di Camaino nel 1313 (in parte conservato al Museo dell’Opera), un tempo alle spalle dell’altare maggiore. Gli angeli dipinti sono di Domenico Ghirlandaio.
- Altare maggiore e Tribuna: lungo i fianchi è situato il coro ligneo quattrocentesco, sul quale spiccano opere di Andrea del Sarto e del Sogliani. L’altare settecentesco è dominato dal grande Crocifisso di bronzo del Giambologna. Alle spalle la grande tribuna rivela opere magistrali di Beccafumi, Sogliani, Sodoma e Salimbeni. Il pavimento è in opus alexandrinum della metà del XII secolo e sempre alle spalle dell’altare, si nota un vaso di porfido, parte del bottino della prima Crociata, ritenuto uno dei recipienti utilizzati per le celebrazioni delle nozze di Cana.
- Braccio sinistro del Transetto: in alto il mosaico dell’Annunciazione di Francesco Traini, al centro il grande ciborio d’argento disegnato da Giovanni Battista Foggini. Tra le colonne si scorgono quadri di Aurelio Lomi e in prossimità dell’altare maggiore, l’icona della Vergine con il Bambino, attribuita a Berlinghiero Berlinghieri (1226), conosciuta come la Madonna di Sotto gli Organi, uno dei simboli sacri della città.
- Il Pergamo (o pulpito) di Giovanni: capolavoro di Giovanni Pisano, il Pergamo fu iniziato nel 1301 e terminato nel 1310. Durante l’incendio del 1595, per salvarlo, fu completamente smontato e i suoi pezzi furono collocati in posti diversi, fino alla ricostruzione nel 1926, purtroppo con qualche alterazione. Al primo ordine troviamo grandi leoni stilofori e colonne cariatidi e telamoni. Profeti, sibille e apostoli in continuo movimento fanno da cornice alle storie della vita di Gesù: dall’Annunciazione al Giudizio Finale. L’opera è definita il massimo esempio di espressionismo medievale.