Há um dezesseis lados ambulatorial com uma galeria de sobrecarga que rodeia a central octogonal cúpula. O plano e a decoração devem muito à Basílica de San Vitale, Ravenna. Na verdade, Carlos Magno visitou Ravena três vezes, a primeira em 787. Nesse ano, escreveu ao Papa Adriano I e pediu “mosaicos, berlindes e outros materiais de pisos e paredes” em Roma e Ravenna, para seu palácio.a construção, incluindo abóbadas de barril e virilha e um claustro octogonal na Cúpula, reflete práticas Romanas tardias, ou pré-românicas, ao invés das técnicas bizantinas empregadas em San Vitale, e seu plano simplifica a geometria complexa do edifício Ravenna. O verniz de mármore multicolor é usado para criar um interior sumptuoso. A capela faz uso da antiga spólia, possivelmente de Ravena (Einhardo afirmou que eram de Roma e Ravena), bem como materiais recentemente esculpidos. A decoração de bronze é de qualidade extraordinariamente alta, especialmente as portas com cabeças de leões e os corrimões interiores, com suas colunas de ordem coríntia e pergaminhos de acanto.
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The dome was decorated originally with a fresco, and later with mosaic. No período barroco, foi substituído por estuque. O mosaico original foi reproduzido no século XIX com a mesma iconografia que o original. Ele retrata os vinte e quatro anciãos do Apocalipse Carregando coroas e em torno da base da cúpula. Acima do altar-mor, e de frente para o trono real, está uma imagem de Cristo em Majestade. A galeria superior da capela era o espaço real, com uma área especial do trono para o rei, então Imperador, que deixou para o espaço litúrgico da igreja e para o átrio lá fora também.
A entrada principal é dominada por uma obra Ocidental compreendendo a fachada ocidental, incluindo o vestíbulo de entrada, salas em um ou mais níveis acima, e uma ou mais torres. Estes têm vista para o átrio da Igreja. A adição de uma obra Ocidental às Igrejas é uma das contribuições Carolíngias para as tradições arquitetônicas ocidentais.