La Cattedrale segue il tipico modello a tre navate terminanti in tre absidi, di stile rigorosamente romanico, anche se le due cappelle laterali settecentesche sormontate da cupole, addossate ai muri perimetrali, e la torre campanaria si inseriscono armonicamente nella vista d'insieme della struttura.
La facciata occidentale, trecentesca, nella triplice divisione operata da alte e robuste lesene, nel frontone ad archetti rampanti che si ripetono anche lungo il profilo degli spioventi laterali, propone una versione semplificata del duomo di San Nicola mediata dalla vicina cattedrale di Bitonto. I rapporti con quest'ultima sono così evidenti da potersi affermare, che se non vi hanno lavorato le stesse maestranze edili, la chiesa madre bitontina è certamente servita da esempio a quella di Bitetto.
Identica è la cornice a scacchiera che sormonta, nella cimasa, la serie di archetti ciechi; identica è l'impostatura del rosone coronato da elegante archivolto a larghe foglie di acanto,

il quale poggia su due colonnine pensili; pressocchè identica risulta anche la disposizione delle bifore a tutto sesto, differenti solo nel numero, ma pogginati, in entrambi i casi, su una cornice che separa in due la fascia centrale della facciata.
I rapporti di affinità vengono meno solo nell'area degli ingressi, in quanto il duomo bitontino presenta evidenti tracce di un portico, progettato e mai costruito, mentre la cattedrale di Bitetto ne risulta del tutto priva.
I tre ingressi bitettesi, inoltre, non sono descritti da archi semicircolari romanici, ma presentano il sesto acuto tipico dell'architettura gotica.