La decorazione scultorea della facciata inferiore è stata curata da Giovanni Pisano. Questa comprende un ciclo di statue in stile gotico, tra cui quattordici a figura umana che raffigurano profeti, profetesse, filosofi (pagani) e patriarchi. Sono così distribuite: otto nella zona centrale e sei simmetricamente distribuite ai due lati. Tutte le sculture sono copie degli originali attualmente custoditi nel Museo dell’Opera.

Ad eccezione delle “storie della Madonna” di Tino di Camaino, tutte le statue a rappresentazione umana annunciano la “Venuta di Cristo”.

A causa di una sbagliata interpretazione di un documento, si riteneva che l’edificazione della parte superiore della facciata fosse opera di Giovanni di Cecco. In realtà, i lavori della parte superiore della facciata del duomo di Siena furono affidati a Camaino di Crescentino che li diresse dal 1299 al 1317.
 Egli costruì la facciata dandogli l’attuale aspetto a “tre cuspidi”. Sotto quella centrale appare un grande oculo incorniciato da nicchie gotiche con dentro busti di Profeti, Apostoli e, posta al centro in alto, la Madonna col Bambino. La originale di quest’ultima si trova nel Museo dell’Opera del Duomo.

Una vetrata cinquecentesca con l’Ultima cena (visibile solo dall’interno), realizzata da Pastorino dei Pastorini, è posta all’interno dell’oculo.

Ai lati vi sono due pilastri che terminano in sottilissime guglie le quali conferiscono più slancio verso l’alto alla struttura. Il tutto è dominato dalla maestosa cuspide dorata centrale con all’interno il mosaico dell’Incoronazione della Vergine realizzato nel 1878 a Venezia su disegno di Alessandro Franchi.

Tuttavia, nella facciata superiore i pilastri situati lateralmente all’oculo non coincidono con quelli posti ai lati del portale centrale di quella inferiore.

Vicino alla facciata si erge una colonna con la lupa che allatta Romolo e Remo, simbolo di Siena (e anche della contrada della Lupa).

Secondo la leggenda, Senio e Aschio erano figli di Remo e fondarono Siena. Furono loro a rubare la statua della lupa dal Tempio di Apollo a Roma.

Nel 1196 la corporazione dei costruttori fu incaricata della costruzione di una nuova cattedrale. Documenti del 1226 certificano il trasporto di marmo bianco e nero, probabilmente destinato alla costruzione della facciata e del campanile.
 Nell’aprile 1259 si registra un pagamento di sei soldi a magistro Nichole de Opere Sancte Marie. Si tratta di Nicola Pisano, fra gli artisti più innovativi del XIII secolo, cui si deve il celebre pulpito, oggi collocato nel transetto sinistro del Duomo. 
 Protagonista, invece, della progettazione e realizzazione della facciata fu Giovanni Pisano, figlio di Nicola, che si occupò della costruzione della parte inferiore del prospetto tra il 1284 e il 1297.

 Nei primi anni del Trecento i lavori di ampliamento del Duomo senese si concretizzarono con l’ingrandimento del transetto ed il prolungamento del coro. 

Con la delibera del Consiglio Generale della Campana del 23 agosto 1339, iniziò la costruzione del cosiddetto “Duomo Nuovo” sotto la direzione di Lando di Pietro e nell’anno successivo continuò sotto la supervisione dello scultore-architetto Giovanni di Agostino.

Nel giugno del 1357 i lavori vennero interrotti a causa delle devastanti conseguenze della peste e di alcuni errori di progetto che provocarono una serie di crolli strutturali.

Rimane testimonianza del fallimento nell’attuale piazza Iacopo della Quercia: basamenti per le colonne e gli incastonamenti si trovano nel Museo dell’Opera Metropolitana, oltre al “facciatone”, rimasto incompiuto, che avrebbe dovuto rappresentare il maestoso duomo. 

L’attuale edificio, con pianta a croce latina, si presenta con tre navate e la cupola dodecagonale, posto all’incrocio tra i bracci.

La crociera del transetto è costituita da un esagono sormontato da una cupola a base poligonale di dodici lati. La pianta si suddivide in molteplici campate, che risultano a forma rettangolare nella navata centrale e quadrate in quelle laterali. Le campate vengono divise dai pilastri e ben scandite da archi a tutto sesto.

Le volte a crociera di tutte le navate sono dipinte di blu con stelle dorate.

Il livello più alto della navata è decorato con archi a sesto acuto e vi appaiono eleganti e aperture trifore e bifore che illuminano tutta la chiesa.

In ogni parte strutturale interna del duomo prevale la bicromia bianco-nero, corrispondente a quella dello stemma di Siena, che conferisce un effetto chiaroscurale a tutto l’insieme.

Nel Duomo di Siena hanno lavorato grandi scultori: da Nicola Pisano, che realizzò il pulpito dal 1265 al 1268, al figlio Giovanni, autore delle sculture della facciata; da Donatello, di cui resta la statua del Battista nella omonima cappella, a Michelangelo che scolpì San Pietro e San Paolo, San Pio e Sant’Agostino per l’altare Piccolomini, fino Gian Lorenzo Bernini che realizzò la Maria Maddalena e il San Girolamo della Cappella del Voto.

 Ma nella cattedrale restano anche le opere di altri scultori, quali Tino di Camaino, che eseguì il monumento-sepolcro del Cardinale Riccardo Petroni; Urbano da Cortona; Antonio Federighi, di cui si ricordano le splendide acquasantiere addossate ai primi due pilastri della navata centrale e il pozzetto del Sabato Santo nella Cappella del Battista; Lorenzo di Pietro detto il Vecchietta, autore del Tabernacolo bronzeo che sovrasta l’altare di Baldassarre Peruzzi; Giovanni di Stefano; Francesco di Giorgio Martini, che partecipò alla decorazione del Duomo con gli Angeli reggicandelabro; Domenico Beccafumi, che forgiò otto angeli posti sui piloni vicini all’altar maggiore; Giuseppe Mazzuoli, Melchiorre Caffà, Antonio Raggi, Pietro Balestra, autori dei Monumenti dedicati ai pontefici.

Molto importante è anche la vetrata di Duccio di Buoninsegna, un tempo collocata sopra l’abside, recentemente trasferita nel Museo dell’Opera e sostituita da una copia.
 In basso al centro si osserva lo stemma, sorretto da due putti, del rettore che commissionò l’opera, Azzolino de’ Cerretani, insieme al nome dell’artista e la datazione.

Si segnalano poi due vetrate della bottega di Domenico Ghirlandaio, poste nella cappella del Sacramento e in quella di Sant’Ansano e una serie di dodici aperte lungo il tamburo della cupola, realizzate nel 1886 da Ulisse de Matteis.

La cupola, costruita in laterizi, fu portata a compimento nel 1263 e si presenta con l’emisfero ricoperto da lastre di piombo.

La cima, sulla quale domina la mela di rame di Rosso Padellaio, fu ricostruita nel 1385 da Barna di Turino. L’attuale lanterna, edificata nel 1667, è alta 48 metri. Questa fu aggiunta da Gian Lorenzo Bernini nel XVII secolo.

 

Il campanile, alto 77 metri, è in stile romanico e fu costruito nel 1313. Si presenta con fasce marmoree bianche e verde scuro, finestre, una cuspide a piramide ottagonale e pinnacoli laterali.  

Non si conosce la data in cui fu avviato ma, secondo gli studiosi, è comunque posteriore alla costruzione della cupola (1264). Fu innalzato sulle rovine di una preesistente torre (quella dei Bisdomini), di cui alcune strutture murarie appaiono ancora entro la cella interna.

I cartoni preparatori delle 56 tarsie furono realizzati da artisti locali e da un unico artista non senese, Pinturicchio (Bernardino di Betto), autore, nel 1505, della tarsia con il Colle della Sapienza. Queste rispondono al disegno tematico omogeneo della Rivelazione.
 Altri autori furono Domenico Beccafumi (realizzò 35 tavole), Matteo di Giovanni, Francesco di Giorgio Martini, Sassetta, Neroccio di Bartolomeo de’ Landi, Urbano da Cortona, Antonio Federighi e successivamente Alessandro Franchi.

La tecnica impiegata per le tarsie sul marmo del pavimento è quella del graffito e del “mosaico fiorentino”, quest’ultimo conosciuto anche come “commesso marmoreo”. Tale tecnica consiste nel tratteggiare su marmo bianco dei solchi e quindi riempirli con stucco nero. Questa permetteva di accostare marmi con svariate combinazioni cromatiche raggiungendo gli stessi effetti di una tarsia in legno.

Per ragioni di conservazione, il mosaico rimane coperto per la maggior parte dell’anno e solo pochi pannelli rimangono alla vista. L’intero pavimento viene scoperto per 6/10 settimane ogni anno. In genere questo periodo comprende il mese di settembre.

Al centro della libreria c’è la famosa statua delle Tre Grazie, copia romana di un originale greco.