Historyczny kompleks tworzyła kaplica i położony na północ pałac cesarski. Kaplica miała plan zbliżony do koła, z niewielkim prostokątnym prezbiterium oraz westwerkiem poprzedzonym prostokątnym atrium. Natomiast pałac miał plan prostokątny, pośrodku dłuższych boków znajdowały się półokrągłe absydy. Także półokrągłe zamknięcie znajdowało się od strony zachodniej. Oba ściśle oparte na osi zachód-wschód założenia były połączone prostopadle usytuowanym gankiem.
Kaplica wyrażała nie tylko pobożność cesarza, lecz także potęgę jego władzy i przede wszystkim świadomość odnowienia dawnej potęgi cesarstwa rzymskiego. Zawiera ona świadomą syntezę antycznego i chrześcijańskiego dziedzictwa, była największą budowlą centralną położoną na północ od Alp. Struktura przestrzenna i dekoracja kaplicy jest podporządkowana biblijnej wizji Niebiańskiego Jeruzalem, natomiast oktogonalny plan odwołuje się do antycznej i chrześcijańskiej symboliki liczby osiem – która symbolizuje harmonię i doskonałość i przede wszystkim oktawęZmartwychwstania znaną już w III wieku po Chrystusie.
Wnętrze podzielone jest na cztery kondygnacje, przy czym najwyższa pochodzi z XVII-wiecznej nadbudowy kaplicy, która otrzymała kopułę. Trzy dolne kondygnacje podporządkowane są arkadowej artykulacji ścian, które de facto niemal w całości są przeprute monumentalnymi arkadami. Najniższa kondygnacja charakteryzuje się masywnością arkad, a zwieńczona jest wydatnym gzymsem, ponad którym znajduje się brązowa balustrada. Fragmenty balustrady pochodzą z czasów karolińskich. Dwie wyższe kondygnacje zwieńczone są wysoko usytuowanymi arkadami o trójdzielnym podziale, który tworzą pary 32 marmurowych kolumn. Kolumny mają porządek koryncki, a 22 z nich to antyczne spolia, pochodzące z Rzymu i Rawenny. Pierwotny komplet trzydziestu dwóch spoliów został zdjęty przez wojska francuskie podczas najazdu na Akwizgran w 1792 roku, dziesięć z nich bezpowrotnie przepadło, pozostałe zostały odzyskane i wtórnie wbudowane. W okresie gotyckim dobudowano do kaplicy chór, a całość przebudowano na katedrę w XIX wieku.
Verein zur Erhaltung des Hohen Doms zu Aachen e.V.: Pfalzkapelle Karls des Großen. www.domverein-aachen.de. [dostęp 2010-08-06]. [zarchiwizowane z tego adresu (2008-06-05)]. (niem.).