La chapelle supérieure de style gothique date de la fin du 15e siècle. Les trois arcs en plein cintre qui donnent accès à la chapelle latérale de la Sainte-Croix sont les seuls vestiges de l'édifice roman original.
Les vitraux du choeur datent de 1845 et représentent chronologiquement les souverains qui règnèrent sur le comté de Flandre de Philippe le Hardi, duc de Bourgogne (1342-1404) à Marie-Thérèse, impératrice d'Autriche (1717-1780).

Les insignes, propres à une basilique, se trouvent de part et d'autre du maître-autel : le tintinnabulum ou clochette de procession et le conopée, sorte de parasol à moitié abaissé en soie jaune et rouge.
La chaire de vérité en forme de mappemonde due au sculpteur Henri Pulinckx (1728) indique que la parole divine, proclamée depuis la chaire, doit atteindre la terre entière.

La grande peinture murale derrière le maitre-autel fut réalisée en 1905. La partie supérieure représente le mystère de la Croix, le Christ répandant son sang tandis que Dieu le Père en majesté accepte le sacrifice de son fils.

Dans le décor se profilent les cités de Bethléem, où Jésus naquit, et Jérusalem où il fut mis à mort. La partie inférieure évoque la remise de la relique du Saint-Sang par le patriarche de Jerusalem à Thierry d'Alsace et son arrivée à Bruges où le comte et son épouse Sybille confient la relique au chapelain venu les accueillir.

Le petit autel au centre du choeur est orné d'un bas relief en albâtre du début du 17e siècle représentant la Cène. Le banc de communion en chêne, également du 17e s., est orné de feuillage sculpté et de médaillons représentant des saints.

L'autel de marbre blanc dans la chapelle de la Sainte-Croix est dû à Laurent Delvaux (1751) tandis que les deux anges en adoration sont l'oeuvre de Pieter Pepers. Le tabernacle en argent est de l'orfèvre brugeois Ryelandt. A droite de l'autel on remarquera une imposante Descente de Croix attribuée à J. van Oost (1649) inspirée par Le Caravage.