La Basílica de Santo Domingo es un espléndido modelo de arquitectura gótica propia de la orden de los mendicantes del siglo XIII-XIV. Construida entre 1225 y 1265, a lo largo del siglo XIV fue ampliada en las formas sencillas e imponentes que observamos.
Desde lo alto de la colina de Camporegio, así llamada porque según la tradición aquí acampó el rey Enrique IV durante el asedio de 1186, la Basílica domina el Oratorio de la Contrada (barrio) de la Oca (antes este Oratorio era la tintorería del padre de la Santa), la Iglesia del Crucifijo y la Casa de Santa Catalina.
En la sobriedad de sus formas y en su aspecto majestuoso, ideales para contener el mayor número de fieles, la Basílica responde a las exigencias de evangelización de los dominicos, que la construyeron en los alrededores de la ciudad para continuar con su obra de enseñanza y dirección de las conciencias cuanto más cerca posible de la comunidad urbana.
Toda la estructura es de ladrillo y el exterior se caracteriza por la falta de decoraciones. Los únicos elementos que la animan son las altas y estrechas ventanas que inundan de luz el interior de la Basílica. En efecto, la arquitectura gótica buscaba la mayor iluminación posible: símbolo de Dios, el resplandor de la luz que entraba iluminaba la oscuridad de la condición humana.
La entrada en la Basílica está en el lado izquierdo de la iglesia porque la fachada, iniciada pero no terminada, está ocupada por la estructura sobreelevada de la Capilla de las Bóvedas, lugar de oración de las terciarias dominicas y lugar de fe relacionado con numerosos episodios de santidad de Catalina de Siena.
La monumentalidad de la Basílica se manifiesta más aún en su interior por la altura de la nave, cubierta de madera, y por la inmensidad del espacio que termina con el altar mayor, centro focal de la iglesia. El altar es el lugar donde se hace memoria del sacrificio de Cristo, piedra angular de la salvación. Era también el centro de interés para Santa Catalina, profundamente enamorada de Su Señor que había derramado Su sangre por ella.
En la pared frente a la puerta de entrada se encuentra la Capilla de Santa Catalina que Niccolò Bensi mandó construir en 1460 y que conserva, en un magnífico altar de mármol de Giovanni di Stefano, la reliquia de la cabeza de Santa Catalina, traída desde Roma en 1384 por Raimondo da Capua.