La plus vieille église de Bydgoszcz, la cathédrale est un exemple type du style gothique de Vistule, variante locale du gothique. Les fragments les plus anciens du temple sont datés du XVe siècle.
On mettra en avant surtout les polychromies qui décorent les murs et la voûte de la cathédrale. Peintes par Henryk Jackowski entre 1922 et 1925, elles se distinguent par leurs couleurs et leurs formes modernistes, le peintre étant considéré comme l’un des représentants de la mouvance artistique dite la Jeune Pologne. L’intérieur du temple conjugue des éléments gothiques (architecture) et baroques (autels, chapelles). Le mobilier comprend notamment une chapelle Sainte-Croix (XVIIIe siècle), un tableau représentant Notre-Dame à la rose (XVI), une chaire et des stalles anciens (XVII) ainsi que des fonts baptismaux en laiton. La cathédrale recèle aussi un tableau précieux représentant Notre-Dame du Bel Amour, sainte patronne de la ville et du diocèse.