Pierwsze mozaiki w większości zostały uszkodzone przez pożar w 1106 roku. Zastąpiono je wykonanymi przez miejscowych mistrzów w stylu naśladującym sztukę bizantyjską. Cechy bizantyjskie zostały połączone z elementami romańskimi i wczesnochrześcijańskimi. Większość mozaik pochodzi z XII–XV wieku. W sumie pokrywają ok. 4000 m². Bogate sceny figuralne, ornamenty roślinne, geometryczne i zoomorficzne, tworzą bogactwo obrazów trudne do ogarnięcia podczas jednorazowego pobytu we wnętrzu kościoła. Najstarszy fragment mozaiki (z XIII wieku) zachował się w narteksie, jest on inspirowany malarstwem miniaturowym z V – VI wieku.
thumb|Złoty Ołtarz (Pala d’Oro)
Za głównym ołtarzem znajduje się cenny zabytek jubilerskiej sztuki bizantyjskiej – Złoty Ołtarz (Pala d’Oro). Pierwsza plakietka ołtarza została wykonana w Konstantynopolu w 976 roku, sprowadził ją do bazyliki doża Pietro II Orseolo. W XII wieku została zastąpiona nową, wielokrotnie przerabianą i wzbogacaną. W 1209 roku dodano do jej górnej części sześć kolejnych plakietek przywiezionych z Konstantynopola (pochodzą one z kościoła Hagia Sofia lub klasztoru). Kolejne elementy dodano w 1345 roku.