Do dekoracji łuków wznoszących się ponad rzeźbionymi kapitelami kolumn wykorzystano, podobnie jak na zewnątrz, motyw pasów układanych na przemian z białego i ciemnego kamienia, co było ulubionym motywem toskańskich architektów.
Do najważniejszych elementów wyposażenia wnętrza należą: jedno z arcydzieł włoskiej rzeźby gotyckiej, ambona Giovanniego Pisano (1302–1310), mająca kształt ośmiokąta, wsparta na kolumnach z kariatydami i bogato udekorowana rzeźbami, ilustrującymi epizody z życia Chrystusa oraz przedstawiającymi proroków, świętych, kardynałów i cnoty teologalne; grobowiec cesarza Henryka VII (1313–1315), dzieło rzeźbiarza Tina di Camaino ze Sieny; mozaika na sklepieniu apsydy przedstawiająca Chrystusa i Maryję z postacią św. Jana Ewangelisty (1302, autorstwa Cimabue.
Wyposażenie wnętrza dopełniają obrazy z XV i XVI wieku, namalowane przez takich artystów jak: Andrea del Sarto (Matka Boża Łaskawa w pierwszym ołtarzu prawej nawy oraz Sw. Agnieszka, Św.Katarzyna i św. Małgorzata, Św. Piotr i św. Jan Chrzciciel na ścianach prezbiterium), Domenico Ghirlandaio (Anioły śpiewające Hosanna i muzykujące pod łukiem prowadzącym do apsydy), Sodoma (Ofiara Abrahama, Św. Łukasz i św. Jan, Zdjęcie z krzyża), Domenico Beccafumi (Mojżesz rozbijający tablice prawa, Św. Mateusz, Św.