Голямата базилика е трикорабна, с една апсида в източния край на средния кораб. В западната й част е имало атрий с колонада от трите страни. Така общата дължина на базиликата достигала до 86,30 м., а ширината й – 38,50 м. Корабите на базиликата са били разделени от 14 подпори, като са се редували: две мраморни и една зидана.
Най-интересни в базиликата са мозайките, с които е покрит пода. Те заемат площ от 700 кв.м. и са с изключително интересни мотиви, които не се срещат по българските земи. Мозайките са цветни, предимно с изображения на птици. Забелязва се разлика в мотивите и композицията на мозайките в южния и средния кораб, което говори, че те най-вероятно са били изработени от два различни екипа майстори.
Големите размери на сградата, нейната богата украса от мозайки, както и специфичното развитие на олтарната част, дават основание да се предполага, че тя най-вероятно е била епископска базилика.
Голямата базилика е един от най-интересните обекти на културното наследство в Пловдив, който все още чака своята реставрация и експониране.