Mogočen triladijski prostor ima eno širšo in malo višjo srednjo ladjo in ter ožji stranski ladji. Ladje – srednja ima dvojnoparalelni obok, stranski pa križno rebrasta – se iztekajo v večjo srednjo in dve manjši stranski apsidi. Po besedah Jožeta Curka ustvarja notranjščina z vitkimi stolpi in prepletom reber najpopolnejši gotski prostor v Sloveniji, v katerem je srednja ladja z vseh strani simetralno poudarjena. Njen tristrani zaključek zavzema mogočen veliki oltar iz leta 1764, v katerega je vkomponiran kamniti
relief Marije Zaščitnice s plaščem iz začetka 15. stoletja. Od desetih oltarjev jih je večina baročnih iz konca 17. stoletja, trije pa so kamniti gotski. Med njimi je najveličastnejši baldahinski
Celjski oltar, ki najbolj jasno kaže parlejanske praške stilne vplive. Nekoč je verjetno stal sredi cerkve, zdaj pa je pod obokom južne apside.
V cerkvi je še mnogo drugih gotskih kamnoseških stvaritev:
nagrobniki (nagrobnik prvega kaplana cerkve-Nikolaja, nagrobnik ptujskogorskega vikarja Matjaža Plešnika, nagrobnik Žige Dobrniškega, ustanovitelja oltarja sv. Sigismunda),
plastike, bogato členjeni
baldahini,
konzole, sedilije (posebne sedežne niše za duhovnike na glavnem oltarju predstavljajo eno najbolj slikovitih gotskih kamnoseških mojstrovin na Ptujski gori ) … Pridružujejo se jim tudi baročne umetnine: lesena pevska empora, zakristijska oprava,
oltarji (glavni oltar, Celjski oltar, oltar Loretske Matere Božje, oltar sv. Družine, oltar sv. Sigismunda, oltar Rožnovenske Matere božje, oltar Brezmadežne, oltar sv. Križa v Križevi kapeli, oltar sv. Frančiška v kapeli sv. Frančiška Ksaverja), prižnica (izdelek ptujske mizarske delavnice iz srede 18. stoletja), spovednice, plastike … Najkvalitetnejša plastika na Ptujski gori je kip
Sv. Jakoba. Delo vodilnega ptujskogorskega kiparja sodi v sam vrh evropske kiparske produkcije okoli leta 1400. Prvotno je bil kip sv. Jakoba osrednja oltarna figura na istoimenskem oltarju, danes stoji na enem od južnih stebrov v ladji. V odsekani roki je nekoč držal popotno palico, v levi roki pa drži sveto pismo.
Cerkev krasijo tudi stenske poslikave. Gre za gotske freske, zlasti v t.i. Križevi kapeli v jugozahodnem delu cerkve, ki so nastale okoli leta 1420 po naročilu videmskega župnika Matije in prvega ptujskogorskega kaplana Nikolaja (Križanje, Oljska gora, Vstajenje, Sočutna, sv. Doroteja, sv. Krištof, sv. Katarina, simboli evangelistov in podobe cerkvenih očetov, legenda sv. Nikolaja, portreta klečečih duhovnikov, donatorjev Nikolaja in Matije). Freske so delo neke južnotirolske slikarske delavnice, ki se veže na ime Janeza iz Brunecka. Posebno pozornost vzbuja freska, ki prikazuje sv. Dorotejo, stoječo ob rožnem grmu, s katerega Jezušček nabira cvetje. Ob njej verjetno kleči donator gospod Nikolaj († 1224), prvi kaplan na Gori, ki ima na zadnji steni vzidan tudi svoj nagrobnik.
V notranjosti cerkve so ohranjeni tudi grbi plemiških družin in posameznikov, ki so imeli pomebno vlogo pri ustanavljanju in gradnji cerkve (grb Vurberških, grb gospodov Ptujskih, grb grofov Maidburških, grb hrvaške rodbine Krško-Modruških knezov – poznejših Frankopanov, grb grofov Goriških, grba družin Walsee in Wolf, grb ptujskogorskega kaplana Nikolaja in grb vikarja Ulrika Mettlingerja).
