L'interno attuale, ricostruito da Giulio Romano nel XVI sec. ispirandosi alla solennità delle basiliche paleocristiane di Roma. Disegnò il tempio scompartendo il vasto spazio dall'ingresso al transetto, mediante colonne corinzie, in cinque navate a cui si aggiunge una doppia fila di cappelle. A cassettoni la navata centrale, a volta a botte dai lacunari mistilinei nelle navate contigue, di nuovo a cassettoni nelle successive ed infine a cupolette nelle cappelle. Fregi e festoni neoclassici decorano la navata centrale insieme alle statue e gli ampi finestroni. All'interno dell'altare maggiore si conserva il corpo incorrotto del Patrono della città Sant'Anselmo morto il 18 marzo 1086. Gli affreschi della cupola raffiguranti il paradiso sono dell'Andreasino (restaurati agosto 2000) come gli Evangelisti raffigurati sui piloni i quali alla base hanno i monumenti sepolcrali di vescovi mantovani. Nell'Abside e nel transetto vi sono tele e affreschi (XVI°-XIX° sec.) di Domenico Fetti, Girolamo Mazzola, Teodoro Ghisi, l'Andreasino e Felice Campi.