Interiér katedrály rozdělují mohutné opěrné sloupy na tři stejně vysoké lodi, zaklenuté hvězdicovitou klenbou. Katedrála je 58 metrů dlouhá 30 široká, klenby dosahují výšky 25 metrů. Hlavní oltář byl zhotoven r. 1883 v novogotickém slohu. Teprve v r. 1993 zřídil papež Jan Pavel II. v Plzni biskupství a chrám sv. Bartoloměje se stal katedrálou.