L'abside ha forma semicircolare, che dal basso diventa poligonale in alto. Fiancheggiata da due colonne i cilindriche dove si aprono finestroni gotici.

CHIESA INFERIORE 

Vi era un’edifico, probabilmente un'aula rettangolare, corrispondente all'odierna seconda, terza e quarta campata dell'odierna chiesa. Le decorazioni della basilica sono attribuite a Giotto, a Cimabue e a Simone Martini. 

CHIESA SUPERIORE 

La chiesa inferiore invece è una chiesa sepolcrale, vi è infatti la cripta. La struttura è quasi romanica: priva di elevazione, le crociere sono larghe, i costoloni hanno una sezione quadrangolare, i pilastri sono bassi e larghi per sostenere il grave peso della chiesa superiore. LO stile gotico, invece, è reso dal forte distacco dei costoloni dalle vele. 

La decorazione ad affresco inizio nella basilica inferiore con le scene nel transetto ad opera del Maestro di San Francesco (1253 circa). In seguito Cimabue dipinse la Maestà nel transetto destro della basilica inferiore (nel 1278 circa), il risultato spinse i committenti a farlo dipingere nel coro e nel transetto della basilica superiore. 

Intorno al 1290, vennero dipinte le vele e i registri superiori della navata, grazie a maestranze romane, come Jacopo Torriti, e toscane. Uno di questi artisti, che dipinse parte delle queste Storie dell'Antico e di quelle del Nuovo Testamento, spiccò diventando un maestro innovatore, chiamato Maestro di Isacco, identificato col giovane Giotto o con un artista romano, Pietro Cavallini. A questo maestro venne affidato il ciclo più importante, le 28 Storie di san Francesco. 

Il processo decorativo ricominciò dalla basilica inferiore intorno al 1307 e in questo periodo è storicamente accertata la partecipazione di Giotto. Il gruppo del giovane artista si occupò della Cappella della Maddalena, del transetto destro e della volta sopra l'altare con le Allegorie francescane, fino al 1311 circa. 

La volta con le Allegorie, caratterizzata da   uno sfarzoso sfondo dorato, in controsenso con la visione del santo e dei francescani da una caratterizzazione che prevedeva una decorazione povera e informale a una sempre più ricca, per via di un processo graduale avviato dal generalato di Giovanni da Murro. Dal 1630 in poi arrivarono ad Assisi i pittori senesi, in particolare Simone Martini e Pietro Lorenzetti, autori di fantastici cicli nella Cappella di San Martino e nel transetto sinistro della basilica inferiore. Entro la fine del decennio la decorazione poteva dirsi completata.