L'interno del Duomo, di stile neoclassico, si presenta ad una sola navata (lunga 62 metri in totale) , con sei cappelle laterali, tre a destra e tre a sinistra, dove trovano posto gli altari di antica memoria. In fondo alla navata si alza il monumentale presbiterio, sul quale si aprono tre grandiose absidi.
Entrando dalla porta maggiore, a destra si trova l'altare del Crocefisso, che dalla critica viene attribuito ad Antonio Bianchi, noto scultore lombardo (1620-1678), molto attivo nel vicentino. E' questa ritenuta una delle sue opere migliori. L'ancona poggia su di una mensa con specchiature policrome. Due coppie di colonne dal fusto di marmo nero sostengono la trabeazione. Corona il gruppo un timpano a sesto ribassato, sul quale si assestano tre putti. Una lapide a fianco indica che l'altare apparteneva alla Confraternita della Morte.
Di recente vi è stata sistemata la sua tela originaria, che raffigura il Cristo in croce e ai piedi la Madonna e S. Giovanni. L'autore del dipinto è ignoto, tuttavia la critica lo ritiene un lavoro di dignitosa fattura del XVII secolo.
Proseguendo, nella seconda cappella a destra, si trova l'altare della Madonna del Rosario (1677), anche questo viene attribuito allo scultore Antonio Bianchi. In documenti rinvenuti da L. Puppi, critico d'arte, l'altare viene definito: "macchina complessa ed imponente, di effetto decorativo rilevante". L'ancona poggia su di una mensa a specchiatura semplice. Due coppie di colonne di marmo rosso dal capitello corinzio sostengono un duplice timpano, sul quale si assestano angeli e putti.
La finissima nicchia, che incornicia l'immagine della Vergine (opera degli artigiani della Val Gardena), è un raro documento della scultura quattrocentesca dell'antica parrocchiale.