De l'extérieur, la cathédrale présente des airs de forteresse, avec ses éléments architecturaux empruntant au château fort.
La cathédrale est dominée par une imposante tour carrée de 48 mètres de hauteur surmontée d'une tourelle abritant un campanile en fer comportant une cloche de la fin du 18ème siècle. La partie supérieure (du XVe siècle) est ornée de colonnes dont chacune des bases représente un visage humain.
De nombreuses gargouilles, certaines en mauvais état, ornent les murs de la cathédrale. Mention spéciale pour les exceptionnelles grilles de ferronnerie richement ouvragées du 14 ème siècle qui protègent les vitraux du choeur .
La sacristie construite sous Guillaume de Montjoie, qui jouxte l'abside, plus basse que cette dernière, date du XVe siècle. Magnifique balustrade. Grilles en fer forgé du XIIIe siècle.
La façade ouest de l'édifice domine l'Orb. Cette façade, imposante, se voit de loin, notamment pour les voyageurs qui viennent de Narbonne, et donne davantage une impression de forteresse que d'édifice religieux.
La façade est surmontée de deux tours et d'un ensemble de créneaux. Une tour ronde est placée en retrait, véritable tour de guet avec des créneaux. La façade est ornée d'une immense et remarquable rosace de 10 mètres de diamètre. En dessous, se trouve le portail d'entrée (qui n'est plus utilisé aujourd'hui) surmonté d'un mâchicoulis. Les sculptures de la façade ont presque toutes été détruites. Il ne reste que deux statues situées de part et d'autre du portail, représentant la synagogue et l'Église du Christ.
Sur la façade nord du transept, se trouve la porte d'entrée (créée au XVIIe siècle), surmontée d'un linteau de bois qui évoque le martyre des saints Nazaire et Celse.
Le cloître
Le cloître jouxte la cathédrale au sud. Les sculptures des voûtes datent du XIVe siècle. Le cloître abrite une collection lapidaire présentant des statues de différentes périodes de l'histoire de la ville.
En contrebas du cloître, le jardin de l'Evêché offre un havre de paix aux visiteurs. De ce jardin, il y a un très beau panorama qui permet d'embrasser la plaine de l'Orb, les ponts (Pont-Vieux datant du XIIIe siècle, Pont-Neuf, pont-canal) et les remarquables Écluses de Fonserannes. Au loin, on voit l'oppidum d’Ensérune et la chaîne des Pyrénées dominée par le pic du Canigou.