Il Duomo è preceduto da un portico quadrato con imponenti colonne che richiama l’architettura dei templi classici. All’interno, l’opera di maggior rilievo è il Polittico della Natività (1514 circa) di Gaudenzio Ferrari, originariamente collocato nella cattedrale romanica demolita. Di fronte al Duomo sorge il Battistero paleocristiano (V secolo), l'edificio più antico della città, che conserva resti di affreschi medievali e una vasca battesimale centrale.
L'Ex Collegio Gallarini, sede del Conservatorio “Guido Cantelli”, è noto per la sua copertura in ceramica invetriata. L'edificio, un tempo Ospedale degli Spagnoli, divenne convitto nel 1750. La configurazione attuale del tetto risale ai primi del Novecento, quando a seguito di un crollo parziale fu installata una nuova copertura con tegole smaltate gialle, rosse, nere e marroni disposte a zig-zag. Questa tecnica, rara in Italia e tipica dell'area borgognona e mitteleuropea, era utilizzata per sottolineare il prestigio istituzionale dell'edificio attraverso l'uso di materiali durevoli e decorativi.
La Basilica, edificata tra il 1577 e il 1590 su progetto di Pellegrino Tibaldi, ospita cicli pittorici di rilievo. Le cappelle, nelle navate laterali, illustrano episodi biblici, scene di martirio, miracoli e momenti della vita del santo, con un forte accento sulla funzione didattica tipica della Controriforma. La Buona Morte, con affreschi dedicati al tema della salvezza dell’anima. La Battaglia di Sennacherib, capolavoro di Tanzio da Varallo, che mette in scena la potenza divina e la protezione del popolo fedele. Scene della vita di San Gaudenzio, episodi legati al patrono, modello di virtù e ortodossia. Miracoli e interventi divini, tipici della pittura dell'epoca, che insiste sulla presenza attiva di Dio nella storia. Episodi biblici, per ribadire i dogmi cattolici (grazia, intercessione, lotta contro il male). La seconda cappella a sinistra custodisce il Polittico di Gaudenzio Ferrari (1516), opera composta da sei tavole. Il dipinto è inserito in una monumentale cornice lignea dorata. Durante le occupazioni napoleoniche, la comunità locale si oppose al trasferimento dell'opera al Louvre, riuscendo a mantenerla nella sua collocazione originale. La precisione dei dettagli e la ricchezza cromatica ne fanno uno dei punti più alti della pittura piemontese del XVI secolo.
Iniziata nel 1841 e completata nel 1887, la cupola è una struttura in muratura, realizzata con un sistema di cerchi concentrici e pilastri interni per distribuire il carico di 5.500 tonnellate. Per accentuare la verticalità, l'architetto ha ridotto proporzionalmente le dimensioni degli ordini architettonici verso l'alto. Questo accorgimento tecnico conferisce alla struttura una snellezza visiva superiore alla sua altezza reale, rendendola un esempio unico di ingegneria dei materiali tradizionali.
