Se nulla si può dire riguardo all'alzato della chiesa, ciò vale anche per tutte le decorazioni che certamente abbellivano la cattedrale. Per le strutture principali della chiesa sono state fornite delle ipotesi (Sezione Struttura >>) mentre per quanto riguarda le decorazioni non si è approfondito il discorso e nelle immagini in 3D le pareti e gli elementi architettonici della chiesa sono stati lasciati in nuda pietra. D'altronde tale doveva risultare l'aspetto generale delle murature nel periodo romanico. E' molto probabile comunque che anche in questo periodo e in quello altomedievale la chiesa fosse abbellita da lastre, lasene, cornici e altre decorazioni scultoree di riuso dall'epoca classica o tardo-antica. Frammenti di elementi architettonici di questo tipo sono stati rinvenuti durante gli scavi archeologici tra le fondamenta della chiesa di Santa Maria e Santo Stefano (Fatucchi). Si possono visualizzare cliccando su Riproduzioni fotografiche e altre immagini in cima alla pagina. A partire dal XIII secolo si sa che le pareti della maggior parte delle chiese fossero affrescate. Per la nostra chiesa abbiamo un'importante testimonianza di Giorgio Vasari che in una pagina delle Vite parla degli affreschi che ne ornavano le pareti. Si può leggere il passo cliccando il relativo link all'inizio della pagina. Per dare un'idea di una chiesa romanica con le pareti affrescate durante i secoli XIII o XIV sono state aggiunte a questo lavoro delle riproduzioni fotografiche degli affreschi delle chiese di San Miniato al Monte a Firenze e della chiesa di Santa Maria assunta alla Chiassa, presso Arezzo. Due chiese già incontrate in questo lavoro (Sezione Struttura, Aspetto generale e dimensioni >> per la prima e Raffigurazioni 2 >> per la seconda). E' possibile visualizzare gli affreschi cliccando su Riproduzioni fotografiche e altre immagini in cima alla pagina. Tra questi è stata inserita nella stessa pagina la "Madonna del Duomo" di Spinello Aretino che, secondo il Vasari, si trovava all'interno della chiesa di Santa Maria e Santo Stefano prima della demolizione. Sugli affreschi del Duomo Vecchio si consulti anche il testo curato da De Mincis e Molinari. Un discorso a parte tra le decorazioni della chiesa merita il suo pavimento decorato a mosaico. Prima che fosse rimosso ne è stata ritrovata, durante gli scavi archeologici, un'apprezzabile porzione ancora in situ vicino al transetto della chiesa. E' possibile visionare alcune riproduzioni cliccando il link in cima alla pagina. E' stata realizzata un'immagine in 3D con il mosaico ricostruito ipoteticamente. Ce ne parla Melucco Vaccaro: “La navata centrale e le navatelle erano rivestite da un unico pavimento musivo figurato in tessere bianche e nere, rimosso durante gli sterri degli anni '60, di cui sopravvivono nell'oratorio di S.Stefano [quello tuttora in piedi >>] alcuni frammenti. Sulla base delle foto d'epoca è stato possibile tentare uno schema ricostruttivo della decorazione che non fu rilevata nel suo complesso, prima dello stacco.” Un problema che ha fatto discutere molto gli studiosi è stata la datazione di questa pavimentazione musiva (XI secolo secondo Melucco Vaccaro). Infine bisogna sottolinaere come questo mosaico sia una delle tante prove dell'influenza dell'arte ravennate in terra aretina.
A.FATUCCHI (a cura di), La diocesi di Arezzo, Spoleto, Centro di studi, 1977, pag. 44 e segg. Tavola X e segg.
A. MELUCCO VACCARO (a cura di), Arezzo. Il colle del Pionta, Il contributo archeologico alla storia del primitivo gruppo cattedrale, Arezzo, Provincia-Progetto Archeologia, 1991, pag.55-56
E.DE MINICIS, A.MOLINARI (a cura di), I nuovi scavi sulla collina del Pionta ad Arezzo: una cittadella vescovile tra alto e bassomedioevo. Notizie preliminari, in “Archeologia Medievale”, 2003, XXX, pagg. 306-310
C.TRISTANO, A.MOLINARI (a cura di), Arezzo: il Pionta. Fonti e materiali dall'età classica all'età moderna, Arezzo, Rotary Club, 2005, pag. 127 e segg.