De nombreux artistes et architectes de renom ont travaillé au décor de ce merveilleux édifice notamment : les Baillairgé, Gaspard Chaussegros de Léry et plusieurs autres. La Basilique-cathédrale Notre-Dame de Québec abrite de magnifiques vitraux conçus par la Maison Meyer de Munich ainsi que la Maison Champigneulle de Paris. Elle possède aussi trois majestueux orgues Casavant.

Dans la galerie nord du Musée Notre-Dame de Québec, une vidéo de Jean-Claude Filteau, historien, exégète et professeur retraité de l'Université Laval, présente les étapes de la construction de la Basilique-cathédrale pendant ses 350 ans d’histoire. La Basilique-cathédrale Notre-Dame de Québec est probablement le bâtiment, encore dédié à son premier usage, le plus agrandi et transformé de l'histoire canadienne. Deux catastrophes majeures ont marqué son histoire : le bombardement de la Conquête de 1759 et un incendie majeur en 1922. L'évolution architecturale et la décoration de ce bâtiment, classé Monument historique en 1966 et désigné lieu historique national du Canada en 1989, sont spectaculaires.