Mit seiner Doppelturmfassade und einer Gesamtlänge von 105 Metern ist er das viertgrößte romanische Kirchengebäude Deutschlands und ein Hauptwerk deutscher Baukunst zur Zeit der salischen Kaiser.
Der Bau begann um 1040, die Osttürme wurden 1237 vollendet. Der Innenraum wurde 1701/04 durch Pietro Magno in reichstem Hochbarock stuckiert. 1945 brannte der Dom St. Kilian völlig aus. Die Einweihung nach dem Wiederaufbau fand 1967 statt.


1987/88 begann die Neugestaltung des Chores nach dem Entwurf von H. Elsässer.
Unter der stattlichen Reihe der Bischofsgrabmäler finden sich unter anderem die von Tilman Riemenschneider geschaffenen Werke für Rudolf von Scherenberg († 1495) und Lorenz von Bibra († 1519).


Das Südliches Querschiff und das Nördliches Querschiff


Nördliches Querschiff mit Schönbornkapelle.


Im linken Teil des Bildes befindet sich das Grabmal für Sebastian Echter von Mespelbrunn (1546–1575). Da er kein geistlicher Herr war, hätte er eigentlich nicht im Dom bestattet werden dürfen. Allerdings erwirkte Fürstbischof Julius Echter (1545–1617), sein älterer Bruder, beim Domkapitel die Ausnahme.


2006 erhielt der Dom St. Kilian im Zuge der Renovierungsarbeiten einen neuen, hellen Außenanstrich, der sich an seiner ursprünglichen Farbgebung orientiert.


Der spätgotische Kreuzgang wurde zwischen 1423 und 1463 auf Fundamenten eines romanischen Vorgängerbaus errichtet. Im Kreuzgang befinden sich Grabsteine des 15. bis 18. Jahrhunderts, die vorzugsweise den ehemaligen Domkapitularen und Domvikaren gewidmet sind. Bürgerliche Grabsteine wurden erst im 19. Jahrhundert vom ehemaligen Domfriedhof hierher umgesetzt.