Es un templo de exterior neoclásico muy austero e interior neogótico. Tiene planta de tres naves más capillas de 99 metros de longitud y crucero de 66 metros.

Tras la Guerra Civil, en 1944 se convocó un Concurso Nacional para resolver el problema de la continuidad de la catedral, que ganaron Fernando Chueca Goitia y Carlos Sidro. Este proyecto revestía la construcción neogótica interior de un "envoltorio" neoclásico más acorde con el estilo del cercano Palacio Real

La última aportación a la Almudena fueron las pinturas neobizantinas de Kiko Argüello que embellecen el ábside con los momentos más importantes de la vida de Cristo: La Segunda Venida, Crucifixión, Resurrección, Pentecostés, Entrada en Jerusalén y la Dormición de María

La catedral fue consagrada por el Papa Juan Pablo II el 15 de junio de 1993.