La basilica fu eretta su di un precedente edificio paleocristiano del V sec. , questo lo si può rintracciare soprattutto ammirando il pavimento a motivi geometrici neri,rossi e bianchi. L'edificio fu realizzato nel '300 dall'unione di due edifici del XI sec. : Chiesa S. Maria Assunta, un edificio composto da tre navate, ed il Saccello di San Giusto edificato da prima con pianta centrale e successivamente suddiviso in tre navate. Unificazione di questi due edifici, diedero origine all'attuale basilica, con facciata a capanna sormontata da un magnifico rosone gotico di fattura veneziana sotto il quale si trovano tre busti ottocenteschi raffiguranti i tre vescovi di Trieste,  all'interno si accede mediante il portale, il quale proietta il visitatore all'interno dell'edificio, ove lo spazio è suddiviso da cinque navate, sormontate da capriate scoperte, nella navata centrale il soffitto è ligneo dipinto con stelle su sfondo blu, dal quale dente un lampadario in bronzo dorato, proveniente dalla sala del trono del castello di Miramare. Nell'abside centrale è presente un sedile decorato da sei colonnine culminanti in capitelli, adorno in oltre con mosaici relativi alla vita di S. Giusto, scoperti solo nel 1945 sotto uno strato di pittura, dati attorno al XIV sec., mentre nel catino è presente uno splendido mosaico del XIII sec., ove è rappresentata Cristo fra santi Giusto e Servolo su sfondo dorato. Dalla navata di sinistra si giunge al battistero, divenuto in seguito la cappella di San Giovanni, edificato nel XIV sec. Sono ancora visibili dei resti del pavimento del VI sec. , al centro della sala è posta la vasca battesimale ornata da bassorilievi del IX sec. Dal Saccello di San Giusto furono staccati gli affreschi narranti le storie della sua vita, che ora decorano questa cappella.

Nella navata di sinistra è collocata la cappella del tesoro, nella quale sono stati collocati arredi liturgici, il famoso “velo di S. Giusto”, il crocefisso di Alda Giuliani del '300 di stile veneziano, rivestito la lamine argentee dorate. Sul fianco della cattedrale di erge il trecentesco campanile, salendo le scale che conducono verso la cella campanaria, si possono ammirare i resti della precedente abitazione, colonne e decorazione con grifi, sulla quale è stata edificata l'attuale struttura.

Saccello di San Giusto

Del Saccello di San giusto si conservano solamente la navata centrale e quella di destra. Sulle parenti campeggiano gli affreschi inneggianti alla vita del santo, questi sono anche l'unica testimonianza di pittura triestina del XIV sec. Nel catino absidale si trova il mosaico del XIII sec. , ove sono raffigurati, su sfondo dorato, Cristo al centro della scena mentre calpesta il basilisco e ai lati San Giusto e Servolo, i tre personaggi sono resi leggeri e impalpabili grazie alla realizzazione della sinuosità delle vesti. Accanto si trova l'abside di San Apollinare adornata da affreschi del XII e XIII sec., ove si ritrae il santo durante le scene della sua vita, sempre qui è collocato un pluteo scolpito da ben undici colombe intente ad abbeverarsi