De R.K. St.-Servaasbasiliek (Keizer Karelplein 6) is een imposante, grotendeels in kolenzandsteen opgetrokken, driebeukige kruisbasiliek voorzien van een rond gesloten koorpartij met twee slanke koortorens van vijf geledingen met tentdak. Verder heeft de kerk kapellenreeksen aan de noord- en de zuidzijde van het schip, een groot portaal met voorhal aan de zuidwestzijde en een zeer fors westwerk met twee torens voorzien van een bekroning met houten lantaarn en spits met frontalen.
In de tweede helft van de 6de eeuw liet bisschop Monulfus bij het graf van St. Servaas een eerste kerk bouwen, die in de 8ste eeuw door bisschop Gondulfus werd vervangen door een nieuwe, driebeukige basilica. In die tijd is voor het eerst ook sprake van een klooster. Wellicht nog eind 10de eeuw, maar in ieder geval begin 11de eeuw begon de bouw van opnieuw een volledig nieuwe kerk. Tussen circa 1000 en het midden van de 13de eeuw kreeg het huidige kerkgebouw zijn hoofdvorm in ruwweg drie bouwcampagnes. Belangrijk was de steun van de Duitse keizers voor deze campagnes tot aan de overname van de keizerlijke rechten door de Brabantse hertog in 1204. De werkzaamheden kwamen tot stand onder supervisie van opeenvolgende proosten: Geldulfus, Humbertus en Gerard van Are. De verbouwingen waren het gevolg van het groeiend belang van het gebouw als grafkerk en pelgrimskerk, maar ook van de functies als imperiale eigenkerk, kapittelkerk en parochiekerk (tot circa 1200). Nadat in 1797 het kapittel van St. Servaas was opgeheven, bestemde men de Servaaskerk in 1804 tot parochiekerk. Twee grote restauraties hebben hun stempel op het gebouw gedrukt. Bij de tussen 1866 en 1900 uitgevoerde restauratie onder leiding van P.J.H. Cuypers werden veel van de na de middeleeuwen aangebrachte wijzingen verwijderd. De neogotische toevoegingen van Cuypers moesten echter weer grotendeels wijken bij de - vooral inwendig ingrijpende - restauratie in 1981-'90, onder leiding van T. van Hoogevest en P. Satijn.
Het schip van de huidige kerk kwam tot stand bij de rond 1000 begonnen en rond 1039 voltooide bouwcampagne van proost Geldulfus. Middenschip en zijbeuken worden gescheiden door bogen op vierkante pijlers met imposten. De vroeg-romaanse nissengeleding van de buitengevels is nog herkenbaar boven de zijbeuken, maar de vensters zijn in laat-gotische vormen gewijzigd. De vlakke houten zolderingen van het schip werden in het tweede kwart van de 15de eeuw vervangen door mergelstenen schipgewelven, aan de buitenzijde gestut door luchtbogen. Aan de zuidwestzijde van het schip verrees begin 13de eeuw het vroeggotische Bergportaal. De overwelfde voorhal van dit kerkportaal diende tevens als gerechtsplaats van het kapittel- en proostgerecht. Het beeldhouwwerk in het boogveld boven de doorgang toont scènes uit het leven van Maria. De vele beelden van het portaal stellen aartsvaderen, profeten, heiligen en koningen voor. De zijwanden zijn voorzien van romaans aandoende wandnissen met daarin heiligenbeelden en stenen met teksten. Bijzonder zijn de in het portaal toegepaste zuiltjes van kalksinter (circa 1215). Bij de restauratie van het portaal in 1883-'87 is het beeldhouwwerk voorzien van een neogotische polychromie en heeft men een marmeren mozaïekvloer gelegd. Tegen de zijbeuken van het schip bouwde men in de 14de en vooral in de 15de eeuw nog diverse aaneengesloten kapellen en naast het Bergportaal een doopkapel.
Het huidige, recht gesloten transept met aan de oostzijde twee kapellen en twee portalen kwam tot stand bij een bouwcampagne in de tweede helft van de 11de eeuw onder leiding van proost Humbertus. Tot dezelfde bouwfase behoort de dubbelkapel tegen het noordtransept. De als pendant van deze kapel tegen het zuidtransept gebouwde kapel (Maternuskapel) viel begin 19de eeuw onder de slopershamer. Het transept werd in het tweede kwart van de 15de eeuw verhoogd en voorzien van stenen gewelven. De portalen aan de oostzijde van het transept zijn bij de laatste restauratie hersteld en voorzien van nieuwe bronzen deuren.
Het oostkoor dateert in opzet uit de eerste helft van de 11de eeuw, maar kreeg bij de bouwcampagne vanaf het derde kwart van de 12de eeuw onder supervisie van proost Gerard van Are de huidige, sterk door de romaanse stijl van het Rijnland beïnvloede, ronde sluiting en flankerende koortorens. De twee onderste gevelzones van de apsis zijn geleed met rondbogige spaarvelden, de bovenste zone bestaat uit een dwerggalerij. De koorapsis en de koortorens zijn uitwendig bij de Cuypers-restauratie nagenoeg geheel vernieuwd. Toen heeft men ook de puntgevel boven de apsis in rode zandsteen herbouwd. Aan het Vrijthof bevinden zich ten noorden van het koor de overblijfselen van de tussen 1463 en 1478 gebouwde Koningskapel, gesticht door koning Lodewijk XI van Frankrijk. Van deze in 1804 gesloopte kapel resteren delen van de noordmuur (hersteld in 1902).
De kerk heeft vier ondergrondse ruimten of crypten. Onder het oostelijke deel van het middenschip bevindt zich de zogeheten cella of grafkamer van St. Servaas. Ten oosten hiervan ligt de ‘kleine crypt’, een restant van de verbindingsgang naar de onder de verhoogde koorvloer gelegen oostcrypt. Deze drie ruimten horen alle bij de vroeg-11de-eeuwse kerk. Het oostcrypt werd rond 1160 dichtgestort bij de verbouwing van de koorpartij, maar weer deels uitgegraven en gereconstrueerd met graatgeweleven op pijlers met vlakke dekplaten bij de 19de-eeuwse restauratie. Toen is ook de in 1812 afgebroken westcrypt uit de 11de of 12de eeuw herbouwd onder de verhoogde vieringvloer, met nieuwe graatgewelven en zuilen met kapitelen in romaanse vormen.
Het monumentale romaanse westwerk heeft een zware onderbouw met iets vooruitstekend middendeel. De kern van deze onderbouw kwam waarschijnlijk al tot stand in de eerste helft van de 11de eeuw, maar kreeg zijn huidige vorm bij de ingrijpende vernieuwing in de tweede helft van de 12de eeuw. De drie, naar boven toe in hoogte afnemende, gevelzones zijn voorzien van spaarvelden met rondbogen en rondboogvensters met deelzuiltjes (bovenste zone). De in laatromaanse vormen uitgevoerde noord- en zuidtoren verrezen in de loop van de 13de eeuw. De huidige bekroningen dateren uit de 19de eeuw. Op het middenblok werd rond 1566 een middentoren gebouwd, die in 1768-'70 in barokke vormen werd vernieuwd. In 1888-'90 volgde vervanging door een toren in neogotische vormen. Deze heeft men, na een brand in 1955, uiteindelijk gesloopt bij de laatste restauratie. In de noordtoren hangt een nieuw carillon.
Het westwerk bevat een driebeukig westkoor, dat iets boven het niveau van het schip van de kerk ligt en dat aan drie zijden wordt omgeven door nevenruimten en daarboven galerijen. Vanaf de westgalerij kon de keizer de mis in het westkoor bijwonen. De op de noordgalerij ingerichte kapelruimte met apsis stond ten dienste van de proost. Midden boven het westkoor bevindt zich de zogeheten Keizerzaal. Het op trompen geplaatste koepelgewelf van het centrale gedeelte werd na 1200 voltooid. De zaal was oorspronkelijk naar het middenschip geopend, maar werd daarvan afgesloten in de 15de eeuw toen het schip stenen gewelven kreeg. De flankerende nevenruimten met houten zolderingen vormen de basis voor de na 1200 opgetrokken noord- en zuidtoren van het westwerk. De arcaden met middenzuil aan de noord- en de zuidkant van de koepel zijn bij de 19de-eeuwse restauratie aangebracht in verband met de bouw van de neogotische middentoren.
Het interieur wordt gedekt door achtdelige kruisgewelven (zijbeuken) en netgewelven (middenschip), waarvoor men de oude pijlers heeft voorzien van halfzuiltjes en schalkenbundels met gebeeldhouwde kapitelen. Het transept heeft netgewelven, de viering een groot stergewelf. Bij het met graatgewelven gedekte westkoor zijn de galerijen voorzien van zuilen met rijk gebeeldhouwde kapitelen. Deze later vergulde kapitelen tonen onder meer fabeldieren en voorstellingen over de strijd tussen goed en kwaad. Bij de laatste restauratie zijn de 19de-eeuwse neogotische schilderingen verwijderd en de 15de-eeuwse decoratieve gewelfschilderingen hersteld. De schilderingen van A. Klaesener op de triomfboog en de koorgewelven (1860-'61) bevatten nog fragmenten van laatromaanse schilderingen.
Op de grens van westkoor en schip staat een breed romaans retabel met daarop een romaans mergelstenen dubbelreliëf (derde kwart 12de eeuw) met voorstellingen van een tronende Maria met Christuskind in een mandorla en daarboven een tronende Christus die St. Pieter en St. Servaas zegent. Het geheel fungeerde als Maria-altaar voor het westkoor. Tot de oudste inventaris behoren verder een opgegraven pré-romaanse sculptuur met scènes uit het Nieuwe Testament (midden 8ste eeuw), een gerestaureerde ‘Sedes Sapientiae’ (circa 1300), enkele laat-gotische beelden (circa 1500) en een koperen doopvont (15de eeuw; deksel uit 1908 door J. Brom). Jongere inventarisstukken zijn onder meer zes biechtstoelen (derde kwart 17de eeuw), twee barokke monumenten van de hand van D.G. Bayer (1732), het door W. Geefs vervaardigde natuurstenen beeld van Karel de Grote (1844) en een neogotisch altaarciborium (circa 1900). Het centrale gedeelte van de orgelkast van het hoofdorgel dateert uit circa 1800, de overige delen zijn in 1990 nieuw gemaakt bij de restauratie van het instrument naar de midden-19de-eeuwse toestand.
In de kerk bevinden zich verschillende interessante sarcofagen en graftekens. De cella bevat een (recent geplaatste) Frankische sarcofaag en in de kleine crypte staan de sarcofagen van hertog Karel van Neder-Lotharingen († 991) en hertog Otto van Lotharingen († 1006). Voor het Petrusaltaar in het westcrypt is een stenen sarcofaag gebruikt, met daarop 16de- of 17de-eeuwse geschilderde voorstellingen van bisschoppen, waaronder de bisschoppen Monulfus en Gondulfus. De 12de-eeuwse sarcofaag van deze bisschoppen staat in de oostcrypt opgesteld op een neoromaans voetstuk (1890). Onder de vloer van het schip ligt de rijk bewerkte sarcofaag met loden grafkruis van proost Humbertus († 1086). Het classicistische marmeren grafmonument voor graaf Herman Frederik van den Bergh († 1669) en zijn vrouw Judoca Walburgis van Löwenstein Rochefort († 1683) is in 1805 overgebracht vanuit de dominicanenkerk. Verder bevat de kerk diverse epitafen (16de-18de eeuw). De kloostergang ten noorden van de kerk dateert in zijn huidige vorm uit de tweede helft van de 15de eeuw. De met kruisribgewelven en stergewelven gedekte kloostergang heeft aan de pandhofzijde spitsboogvensters met flamboyante gotische traceringen. In de pandhof staat de ‘grameer’, een grote (gescheurde) klok uit 1515, gegoten door Willem en Jaspar Moer. Een klein 12de-eeuws romaans portaal met voorhal ten noorden van het westwerk geeft via een korte gang toegang tot de kloostergang.
Verder hebben de west- en de oostgang laat-12de-eeuwse portalen bij de noordbeuk van de kerk. Het gebeeldhouwde timpaan van het romaanse portaal van de oostgang toont een triomferende Christus in mandorla, geflankeerd door de symbolen van de evangelisten en omgeven door Latijnse opschriften. De langs de zogeheten Lange Gang gelegen westelijke kloostervleugel dateert uit de 12de of uit het begin van de 13de eeuw, maar is eind 19de eeuw vrijwel compleet herbouwd in mergel bij de restauratie in vroeg-gotische vormen onder leiding van J.Th.J. Cuypers (schatkamer, nu dagkapel) en J.H.J. Kayser (kapittelzaal). Het in hardsteen uitgevoerde noordportaal aan het Keizer Karelplein is in die tijd eveneens gereconstrueerd en weer van rijk beeldhouwwerk voorzien. Ook is toen de naastgelegen neogotische kosterswoning gebouwd. De voornamelijk in kolenzandsteen opgetrokken kloostervleugel langs de noordelijke gang is mogelijk rond 1200 opgetrokken. Inwendig bleven twee overwelfde kelders en delen van de middeleeuwse houtconstructies behouden. Ten noorden van de noordvleugel ligt de ‘kleine oostvleugel’.
Van de oostelijke kloostervleugel resteert alleen de westmuur, als onderdeel van de kloostergang. Vanuit die gang is de in de voormalige dubbelkapel ingerichte schatkamer toegankelijk.
Hier bewaart men een bijzondere collectie liturgische voorwerpen, waaronder de beroemde ‘Noodkist van St. Servaas’ - een vergulde romaanse reliekschrijn (circa 1160) - en het verzilverde koperen borstbeeld van St. Servaas (eind 16de eeuw).
