Église fortifiée, et à ce titre symbole du pouvoir temporel de l'Église, elle exprime aussi un renouveau catholique après la crise cathare. Elle a une porte Dominique de Florence et son art est influencé par la renaissance italienne. Son orgue est du XVIIIe siècle.
Fermée de toutes parts comme un navire de haut bord, la cathédrale d'Albi, contrairement à ses sœurs du nord, ne possède pas de façade ouest monumentale à vocation pédagogique, mais une seule entrée latérale en forme de baldaquin, unique élément extérieur de pierre sculptée dans cet amas de briques. On peut considérer que, quelques années avant la contre-réforme italienne et l'émergence du style baroque qui s'ensuivit, la cathédrale d'Albi présente par le luxe de sa décoration intérieure la première extériorisation d'une contre-réforme probablement inconsciente, exorcisant peut-être l'aventure cathare locale, une cinquantaine d'années après sa très sanglante éradication.
L'orgue de Moucherel, offert par l'archevêque Armand Pierre de La Croix de Castries, réalisé au XVIIIe siècle, contribue à la décoration de l'édifice, car il s'agit bien ici non seulement d'un instrument mais aussi et beaucoup plus qu'ailleurs, d'un décor, en raison de son peu de profondeur. Le nombre de jeux de l'orgue est étonnamment réduit par rapport à la taille de son buffet, de 16,40 m de largeur pour 15,30 m de hauteur.
La cathédrale d'Albi recèle dans les trompe-l’œil (façon marbre veiné à l'intérieur de multiples losanges) de son triforium sud, un ensemble étonnant, illisible de la nef, d'anamorphoses érotiques.
La peinture située sous l'orgue représente le Jugement dernier ; cet ensemble est remarquable par sa surface, par sa qualité et sa disposition en miroir (Création du monde/Jugement dernier). Cette gigantesque peinture du Jugement Dernier (1474-1484) couvrait à l'origine près de 200 m². Peinte à la détrempe, on distingue trois registres : le ciel, la terre et l'enfer où gesticulent les impies dans les compartiments dédiés aux sept péchés capitaux. Cette œuvre fut mutilée au XVIIIe siècle par l'ouverture, au centre de la paroi, d'un accès à une chapelle située sous le clocher, qui servit de chœur paroissial jusqu'en 1885. Les fresques de la voûte (1509-1512), riches en couleurs et aux dimensions exceptionnelles (97 m de long sur 28 m de large) forment l'ensemble de la peinture renaissance italienne le plus vaste et le plus ancien de France. Ce bleu profond qui tapisse les voûtes au-dessus du chœur est ce fameux « bleu de France » qu'on dit aussi « bleu-roi ». Contrairement à ce qui a longtemps été mentionné dans les guides touristiques, ce bleu ne provient pas du pastel (plante tinctoriale donnant une couleur bleue, cultivée dans la région à la même époque) ; en effet à l'époque, le bleu de pastel n'était exploité que pour la teinture, car on ne savait pas en extraire les pigments et les utiliser sous forme de peinture. Lors de prélèvements au niveau de la voûte de la nef, on a pu établir que cette couleur avait été obtenue à base de lapis lazuli et d'oxyde de cuivre ; c'est sans doute le choix de matériaux de qualité qui explique le très bon état de conservation de la voûte.
L'étonnante clôture de chœur ou jubé (fin XVe) de style flamboyant est ornée d'une statuaire polychrome sculptée par les ateliers bourguignons de Cluny, d'autant plus précieuse que la plupart des jubés ont été détruits ; il n'en reste qu'une dizaine en France. Eglise Sainte Madeleine à Troyes (Aube), Saint Etienne du Mont à Paris, Notre Dame de l'Epine (Marne), Châteauneuf du Faou, Saint Fiacre (Morbihan), La Chaise Dieu, Arques la Bataille (Seine Maritime), Saint Pierre le Jeune à Strasbourg ...
Notons aussi à l'intention des musiciens, que la cathédrale d'Albi est l'une des rares églises et l'unique cathédrale dédiée à leur sainte patronne…