Трансепт, как и во многих средневековых храмах Западной Европы, расположен перед алтарём; над средокрестием возведён плоский купол. Вертикаль задаёт одиночная колокольня с восточной стороны. Несмотря на традиционный подход в выборе планировочной основы, заданные формы выполнены в современном конструктивном минималистичном стиле. Главный неф базилики перекрыт высоким сводом, который поддерживается двумя рядами по шесть столбов из египетского алебастра с корзиночными капителями. Высокие окна клеристория декорированы витражами с изображениями библейских сюжетов и святых. Свободные, плавно изгибающиеся линии цилиндрических сводов подчёркивают крупные архитектурные формы фасада и вытянутые дверные и оконные проёмы. В пространстве собора превалируют арочные очертания, гармонично соотносятся большие и малые формы. Строительство этого храма заложило основы стиля современной коптской архитектуры не только в Каире, но и в других городах Египта. В алтарной части размещены три престола: во имя апостола Марка (центральный), великомученика Мины (северный) и Пресвятой Богородицы (южный). На центральном золочёном престоле храма (дар РПЦ) белые и голубые кресты из эмали и сцены Тайной вечери, Моления о чаше и Страстей Христовых. Алтари отделены от основного пространства деревянными двухъярусными иконостасами с современными иконами. Над царскими вратами центрального иконостаса изображена Тайная вечеря, по бокам от неё расположены иконы Божьей Матери, св. Иоанна Предтечи и 12 апостолов. На нижнем этаже собора размещено ещё несколько храмов и часовен. Церковь Пресвятой Богородицы и св. Псоя расположена в западной части нижнего этажа. Её боковые престолы посвящены великомученику Мине и архангелу Михаилу. Церковь Пресвятой Богородицы находится также в западной части нижнего этажа. Часовня апостола Марка устроена в восточной части нижнего этажа собора в 1968 г., когда глава апостола Марка, вывезенная венецианцами из Александрии в IX в., была возвращена папой Павлом VI Коптской церкви и помещена здесь. Интерьер часовни расписан коптскими художниками Исааком Фанусом и Мансуром Фарагом. На стенах изображены апостол Марк с лежащим у его ног львом, сцены мученичества апостола в Александрии и почитания его мощей представителями всех христианских церквей. Часовня св. Афанасия Великого в восточной части нижнего этажа собора была устроена в 1973 г., после того как патриарх Шенуда III получил от Римского папы Павла VI часть мощей святителя Афанасия, которые были помещены здесь. Небольшая церковь Анбы Рувайса расположена между собором и патриаршей резиденцией. В крипте церкви находятся мощи Анбы Рувайса и гробницы коптских патриархов Матфея I (1378–1409 гг.), Иоанна XI (1427–1452 гг.), Матфея II (1452–1465 гг.) и Гавриила VI (1466–1475 гг.). Церковь святых Петра и Павла (Эль-Бутрусия) расположена неподалёку от кафедрального собора св. Марка. Возведение храма связано с премьер-министром Египта Бутросом Гали, который был убит в 1910 г. исламскими фундаменталистами и похоронен здесь.