Les mosaïques ornant l'abside du sanctuaire sont considérées comme un chef-d'œuvre de l'architecture byzantine. Toutes sont datées du milieu du VI siècle.
A l'entrée du chœur se trouvent une série de mosaïques représentant le Christ tenant un livre à la main. Sur les pages de l'ouvrage sont inscrits les mots « Ego sum Lux vera » (Je suis la vraie lumière). De part et d'autre du Christ se tiennent les douze apôtres, chacun tenant en main son propre emblème.
La voûte de l'abside est ornée d'une représentation de la Vierge Marie, assise sur son trône céleste et tenant dans ses bras l'enfant Jésus. Au-dessus de sa tête, une main tenant à la main une couronne émerge des nuées, symbolisant la présence divine.
De part et d'autre de la Vierge Marie se tiennent deux anges précédant un cortège d'ecclésiastiques, dont le fondateur de la basilique, l'évêque Euphrasius, canonisé par l'église ultérieurement. Celui-ci tient dans ses mains une représentation de la basilique, destinée à être offerte à la Vierge. Parmi les autres personnages représentés se trouvent plusieurs saints locaux, tels Saint Maur de Parentium, premier évêque de Poreč et du diocèse d'Istrie, ou encore l'archidiacre Claude.
L'enfant représenté entre les deux hommes est accompagné de l'inscription « EVFRASIVS FIL ARC » (Abréviation latine signifiant « Euphrasius, fils de l'archidiacre »).
Les murs de l'abside sont également ornés de mosaïques représentant des scènes de l'Annonciation et de la Visitation.
Le chœur est dominé par un ciborium en marbre daté de 1277.
Le baldaquin, porté par quatre colonnes de marbre est orné de mosaïques. Celles-ci constituent un réemploi des mosaïques d'un ouvrage précédent, et sont contemporaines de la basilique (VI siècle).
Parmi les œuvres d'art que renferme la basilique se trouve un polyptyque réalisé par le peintre vénitien Antonio Vivarini.
Un tableau représentant « La Cène » est dû au pinceau de l'artiste Palma le Jeune.
