L'interno del tempio si sviluppa in pianta rettangolare a croce latina, ed è ripartito in tre ariose navate, con cinque colonne poligonali per lato, senza capitelli, che reggono volte gotiche. Le proporzioni, la potenza e la sobrietà delle strutture conferiscono all'interno un senso classico dello spazio dove architettura e luce si fondono in un'espressione di perfetto equilibrio. Le volte a crociera delle navate, benché costruite nel sec. XVI in sostituzione della prima copertura a capriate, furono concepite con equilibrato senso delle proporzioni che donano al vasto ambien­te una perfetta unità stilistica.  La zona presbiteriale è circondata a semicerchio da sette doppie tribune e conclusa da tre absidi, slanciatissime, di cui la centrale è sormontata dalla cupola. Un complesso stupendo, ove i fasci dei pilastri, la movimentata forma poligonale delle cappelle, con i costoloni che salgono a ricongiungersi nella volta a nervature raggiate, le misteriose profondità create dai vuoti dei matronei e dalle cappelle, espri­mono pienamente la ricchezza e l'eleganza del monumento gotico.

Sulla parete della nave di sinistra si trova il Monumento sepolcrale dei coniugi Mazzoni, pregevole opera marmorea del 1867 di Nico Cantalamessa-Papotti (1831 -1910). Sotto la mensa del primo altare del braccio sinistro del transetto sono custodite le reliquie del Beato Corrado Miliani (1234-1289).  Nella nicchia che si apre in fondo alla parete di sinistra, si trova il Crocifisso, scultura in legno (alt. m. 1,70), arte della fine del sec. XV. La sacra immagine, nell'incendio del palazzo anzianale (Natale del 1535), durante le lotte fratricide che insanguinarono la città di Ascoli, sudò sangue: il prodigio venne verificato oltre che da gran moltitudine del popolo, anche dal noto architetto Cola dell'Amatrice per incarico del Vescovo.