C’è un sedici lati ambulatoriale con una galleria di overhead che circondano la centrale ottagonale, con cupola. La pianta e la decorazione devono molto alla Basilica VI secolo di San Vitale, Ravenna. Carlo Magno visitò Ravenna tre volte, la prima nel 787. In quell’anno scrisse a papa Adriano I e chiese “mosaici, marmi e altri materiali da pavimenti e pareti” a Roma e Ravenna, per il suo palazzo.
La costruzione, con volte a botte e inguine e una volta a chiostro ottagonale nella cupola, riflette le pratiche tardo romane, o preromaniche, piuttosto che le tecniche bizantine impiegate a San Vitale, e la sua pianta semplifica la complessa geometria dell’edificio ravennate. L’impiallacciatura di marmo multicolore viene utilizzata per creare un interno sontuoso. La cappella fa uso di spolia antica, plausibilmente da Ravenna (Einhard ha affermato che erano da Roma e Ravenna), così come i materiali appena scolpiti. La decorazione in bronzo è di straordinaria qualità, in particolare le porte con teste di leoni e le ringhiere interne, con le loro colonne di ordine corinzio e rotoli di acanto.
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La cupola era decorata originariamente con un affresco e successivamente con un mosaico. Nel periodo barocco, fu sostituito da stucco. Il mosaico originale è stato riprodotto nel 19 ° secolo con la stessa iconografia dell’originale. Raffigura i ventiquattro anziani dell’Apocalisse che portano corone e stanno intorno alla base della cupola. Sopra l’altare maggiore, e di fronte al trono reale, è un’immagine di Cristo in Maestà. La galleria superiore della cappella era lo spazio reale, con una speciale area del trono per il re, poi imperatore, che lasciava entrare nello spazio liturgico della chiesa e anche nell’atrio esterno.
L’ingresso principale è dominato da un westwork che comprende la facciata occidentale che comprende il vestibolo d’ingresso, camere a uno o più livelli sopra, e una o più torri. Questi si affacciano sull’atrio della chiesa. L’aggiunta di un westwork alle chiese è uno dei contributi carolingi alle tradizioni architettoniche occidentali.