Das überkuppelte Oktogon ist umgeben von einem zweigeschossigen Sechzehneck. Hohe Rundbogenöffnungen verbinden Oktogon und Empore. In der Gotik erweiterte man das Sechzehneck um vier Kapellen und den Chor. Im Barock kamen noch Vorhalle und die Ungarische Kapelle hinzu. Die Mosaiken sind ein Werk des 19. Jahrhunderts.
Der Barbarossaleuchter (1165-70) hat einen Durchmesser von über vier Metern. Er ist einer von nur vier romanischen Radleuchtern in Deutschland.
Einige Säulen der Empore stammen aus Rom und Ravenna. Von 1794 bis 1815 standen sie in Paris. Noch heute befinden sich im Louvre Säulen aus dem Aachener Dom.
Läuft man im Uhrzeigersinn, gelangt man zum nördlichen Treppenaufgang, der zur Empore mit dem Karlsthron führt.