Οι γοτθικοί καθεδρικοί ναοί είναι θεαματικές κατασκευές που βασίζονται στο μεσαιωνικό γαλλικό αρχιτεκτονικό σχέδιο. Αυτές οι αυξανόμενες δομές βασίζονται σε γεωμετρικά σχήματα, περίτεχνα συστήματα στήριξης και τη σημασία του φωτός για να τα διακρίνει από άλλους τύπους καθεδρικών ναών. Τα πιο κοινά χαρακτηριστικά των γοτθικών καθεδρικών ναών περιλαμβάνουν τη χρήση ιπτάμενων αντηρίδων, μυτερών καμάρων, μεγάλων, περίτεχνων παραθύρων και πέτρινης κατασκευής με ξύλινες πινελιές.
Τα ιπτάμενα στηρίγματα είναι ίσως το πιο αναγνωρίσιμο χαρακτηριστικό των γοτθικών καθεδρικών ναών. Αυτά τα καινοτόμα στηρίγματα δημιουργήθηκαν για να επιτρέψουν στην κύρια δομή του κτιρίου να αντέξει περισσότερο βάρος. Τα προηγούμενα στυλ σχεδιασμού χωρίς σύστημα στήριξης δεν επέτρεπαν εκτεταμένα παράθυρα ή μεγάλες πόρτες, καθώς οι περικοπές στους τοίχους μείωσαν τη σταθερότητα. Με την προσθήκη ενός στηρίγματος, που πιέζει προς τα μέσα σε έναν εξωτερικό τοίχο, η ικανότητα μεταφοράς και η σταθερότητα των πρωτογενών τοίχων θα μπορούσαν να αυξηθούν σημαντικά.
Μια άλλη αρχιτεκτονική λεπτομέρεια που παρατηρείται συνήθως στους γοτθικούς ή γοτθικούς καθεδρικούς ναούς αναβίωσης είναι η μυτερή καμάρα. Όπως το ιπτάμενο στήριγμα, αυτός ο τύπος αψίδας ήταν κυρίως μια υποστηρικτική λεπτομέρεια, αν και έγινε καλλιτεχνικά σημαντικός στο γοτθικό σχεδιασμό. Σε αντίθεση με την προηγούμενη στρογγυλή αψίδα, μια μυτερή αψίδα αυξάνει πολύ τη δύναμη και τη σταθερότητα, αφού οι δύο πλευρές της αψίδας πιέζουν προς τα μέσα η μια την άλλη, κρατώντας ουσιαστικά την καμάρα προς τα πάνω. Μερικοί διάσημοι γοτθικοί καθεδρικοί ναοί διαθέτουν εκατοντάδες λεπτομερείς καμάρες, τόσο στο εξωτερικό όσο και στο εσωτερικό του ναού.
Τα τεράστια βιτρό παράθυρα προσθέτουν σημαντική μεγαλοπρέπεια και μεγαλοπρέπεια στους καθεδρικούς ναούς της γοτθικής εποχής. Με την πρόσθετη σταθερότητα που αποκτήθηκε με τη χρήση αντηρίδων και μυτερών καμάρων, τα βιτρό στη γοτθική περίοδο ανέβηκαν από απλούς υαλοπίνακες σε χρωματιστό γυαλί σε περίτεχνα, λεπτομερή εικονογραφικά έργα τέχνης σε μια εκπληκτική ποικιλία εκθαμβωτικών χρωμάτων. Πολλά παράθυρα των καθεδρικών ναών έχουν σχήμα αψίδας, για να χωρέσουν στη μυτερή δομή της αψίδας. Ένα άλλο κοινό παράθυρο του καθεδρικού ναού είναι μια μεγάλη, κυκλική δομή που αποτελείται από δεκάδες ή και εκατοντάδες τζάμια, γνωστά ως τριαντάφυλλο ή παράθυρο τροχών.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, το ίδιο το υλικό του κτιρίου μπορεί να το ορίσει ως γοτθικό καθεδρικό ναό. Οι περισσότεροι ιστορικοί καθεδρικοί ναοί είναι χτισμένοι από πέτρα, βασισμένοι κυρίως στα λατομεία ασβεστόλιθου που υπάρχουν σε μεγάλο μέρος της Γαλλίας και της δυτικής Ευρώπης. Οι πόρτες, οι βωμοί, οι πάγκοι και τα κουφώματα κατασκευάζονταν συχνά από ξύλο, αν και ο συγκεκριμένος τύπος ξύλου ποικίλλει ανάλογα με τη διαθέσιμη ξυλεία της περιοχής.
Ευτυχώς για τους λάτρεις της σύγχρονης αρχιτεκτονικής, πολλά γοτθικά κτίρια παραμένουν όρθια στη σύγχρονη εποχή. Μερικοί από τους καθεδρικούς ναούς που πιστεύεται ότι χαρακτηρίζουν την παραδοσιακή γοτθική αρχιτεκτονική περιλαμβάνουν την Παναγία των Παρισίων και τον Καθεδρικό Ναό Σαρτρ στη Γαλλία, το Αβαείο του Μπαθ και το Αβαείο του Γουέστμινστερ στην Αγγλία και τον Καθεδρικό Ναό της Κολωνίας στη Γερμανία. Η Ισπανία, η Πορτογαλία και η Ιταλία έχουν επίσης πολλούς γοτθικούς καθεδρικούς ναούς, αν και το αρχιτεκτονικό στυλ και οι επιρροές σε αυτές τις δομές διέφεραν κάπως από τα πιο κλασικά γοτθικά ιδεώδη.