墨西哥大教堂是一座由玄武岩和灰色沙质石料砌成的巨大建筑物，石墙很厚，并用很粗的铁链加固，以达到增加抗震强度的目的。教堂呈传统的拉丁十字形布局，有一个中殿和两个侧殿。中殿为纵向长方形，南北长110 米，东西宽55 米。中殿纵深处的大祭坛有典型的文艺复兴式圆形拱顶覆盖。拱顶上有许多装饰华丽的拱架及各种浮雕绘画等。与中殿成十字形交叉的侧殿中，设有许多小祭坛和7 个小教堂。其中一些小教堂都是后来各个不同艺术派别的艺术家们不断加工和改建的。