L’imponente chiesa oggi visibile è il risultato del rifacimento voluto dai Duchi negli anni 1708-31 (disegno di G.A. Torri), visto che la precedente costruzione, orientata secondo l’asse ovest-est e non secondo l’attuale sud-nord, non pareva degna del nuovo Palazzo Ducale°° adiacente. Come cappella palatina, i suoi banchi, tuttora visibili con i nomi incisi, erano rigorosamente assegnati secondo precise gerarchie di corte. La facciata presenta lesene giganti e una finestra barocca.
L’interno si caratterizza invece per le enormi semicolonne che sorreggono la cupola ellissoidale, tra le quali stanno gli Evangelisti di Giuseppe Maria Mazza, sormontati da dipinti di Antonio Consetti con Storie di San Domenico. A sinistra dell’ingresso, in un’apposita stanzetta, Redentore in casa di Marta e Maria, bellissime statue in terracotta (1544) del modenese Antonio Begarelli.
Nel braccio destro, il bellissimo baldacchino barocco testimonia il precedente orientamento della chiesa e sovrasta l’Altare del Rosario settecentesco; a destra l’altare di San Pietro da Verona, con tela di Francesco Monti; a sinistra, altare di San Tommaso, quadro di Giambettino Cignaroli e, in basso, la tomba del beato Marco da Modena (morto nel 1498), protettore degli studenti.
Dietro l’altar maggiore della chiesa, invece, begli scranni lignei sono sormontati da una ricca cornice con un quadro fiammingo, terminato da Ignazio Stern, con David che suona l’arpa (1735). Interessante anche il pavimento a mosaico e l’altissima cupola monocroma.
Nel braccio sinistro: a destra altare di San Pio V Papa, contenente una bella tela di Francesco Vellani (1730) in cui al Papa viene annunciata la vittoria di Lepanto; al centro, altare di San Domenico, fondatore dell’ordine da cui la chiesa è officiata; a sinistra, altare di S. Vincenzo Ferrer dello Zoboli.