La pianta attuale si può far risalire al 1120 quando un incendio devastò la precedente chiesa dell'841. La struttura aveva tre navate, la facciata tripartita e le absidi circolari. Al suo fianco sorgeva il battistero di San Giovanni Battista, ormai perduto.

La facciata attuale non riprende esattamente il progetto iniziale di Andrea Palladio del 1568, ma è fedele alle sue linee essenziali. Si nota un impianto tripartito, con la parte centrale rialzata, poggiata su quattro semicolonne si trovano basamenti che terminano in un timpano. Il tema fondamentale prevede un ordine maggiore corrispondente alla navata centrale, ed uno minore in relazione a quelle laterali. Il tutto è ornato da un bassorilievo ottocentesco raffigurante La Carità, dello scultore Marsili. Lo stile può essere definito classico.

È del 1646 il grande altare maggiore nel quale sono conservate le spoglie di San Lorenzo Giustiniani, primo Patriarca di Venezia. Fu opera di Clemente Moli, a cui fu dato il compito di scolpire anche alcune statue in esso presenti, su disegno di Baldassarre Longhena, che progettò anche la cappella dedicata al cardinale Francesco Vendramin, sulla navata sinistra. Nella navata destra San Pietro in Cattedra e quattro Santi di Marco Basaiti, XVI secolo.

Nella navata sinistra la cappella Vendramin, dedicata a Nostra Signora del Carmine contiene bassorilievi di Michele Ungaro, 1675 e ospita la pala d'altare di Luca Giordano 1650 della Madonna col Bambino e anime del Purgatorio Sempre nella navata sinistra si trova la cappella Lando, con una pala a mosaico di Arminio Zuccato, su cartone forse di Jacopo Tintoretto, 1570.

Tra le due cappelle l'opera del Veronese del 1585 circa, i Santi Giovanni Evangelista, Pietro e Paolo, l'Immacolata di Giovanni Maria Morlaiter, XVIII secolo, e Il Martirio di San Giovanni Evangelista, del Padovanino.

Fra dipinti maggiori presenti nella basilica, possiamo identificare la Cena di Emmaus di Pietro Malombra e Antonio Vassilacchi, sulla parete di sinistra del portale. Mentre a destra, di Jacopo Beltrame, XVI secolo, Cena in Casa di Simone, due statue di Orazio Marinali, Fede e Meditazione che attorniano il Crocifisso di Jacopo Strada, XVIII secolo.