Das Aussehen des Domes veränderte sich über einen Zeitraum von über einem Jahrtausend mehrfach. Kern des Gebäudekomplexes ist die eigentliche Pfalzkapelle Karls des Großen. Für einen Dom ist die Kirche für heute Maßstäbe relativ klein. Zur Zeit ihres Baus war sie jedoch das größte Kuppelgebäude nördlich der Alpen. Durch die interessante Mischung antiker, byzantinischer und fränkischer Elemente ist der Kaiserdom architektonisch ein Meilenstein.
Für mehr als 600 Jahre (von 936 bis 1531) war der Dom die Krönungskirche für 30 Kaiser des Heiligen Römischen Reiches.