Arhitectul Ioan Traianescu a ales un stil arhitectural unic pentru Catedrala Ortodoxă din Timişoara: o îmbinare între stilul neo-bizantin şi stilul bisericilor medievale moldoveneşti. Deasemenea, firidele de sub streşini, cu bolte înstelate în interior şi discuri lăcuite într-o multitudine de culori, pot fi întâlnite la vechile [[mănăstire|mănăstiri]] Cozia şi Prislop, tipice pentru secolul al XIV-lea. Catedrala impresionează atât prin dimensiunile ei, dar şi prin graţia liniilor sale. Carcteristic este şi învelişul de ţiglă smălţuită care străluceşte de departe în razele soarelui.

Catedrala are un număr de unsprezece turle, dintre care cea principală are o înălţime de 83,70 m (de la sol), fiind astfel a treia dintre cele mai înalte clădiri din România (după „Casa Scânteii” din București, 104 m şi Palatul Parlamentului, 87 m).