La copertura è costituita da volte a crociera intervallate da archi e termina nella grande abside semicircolare sopraelevata, che sovrasta la cripta ottocentesca.
Nella zona absidale si trova l'altare maggiore della fine del XIV secolo, ricomposto nel 1965, con bassorilievi raffiguranti Le storie di San Benedetto eseguiti da Guglielmo Ciani.
La basilica presenta inoltre le pareti ampiamente decorate con i dipinti eseguiti da Ulisse Ribustini tra il 1907 ed il 1924.
La basilica, così come la vediamo oggi, venne edificata intorno alla metà del XIII secolo, ma anticamente sorgeva al di fuori delle attuali mura di Gualdo Tadino, in un luogo oggi chiamato appunto "di San Benedetto Vecchio".
Si trattava di un'importante abbazia benedettina fondata nel 1006 dal conte Offredo sulle rovine di un antico romitorio.
Il conte vestì l'abito monastico e da quel momento l'abbazia iniziò ad accrescere la sua importanza, divenendo una delle più influenti della zona. Tuttavia, trovandosi all'esterno della città, era spesso preda di numerose scorrerie; perciò, nel 1215 i monaci chiesero a papa Innocenzo III di potersi trasferire in un luogo più difendibile.
Così, come si legge nella lapide murata sul lato sinistro della chiesa, nel 1256 l'abbazia venne trasferita all'interno di Gualdo Tadino. Fu praticamente ricostruita, con l'aiuto di maestranze lombarde, nello stile tardoromanico-gotico in cui la vediamo oggi.
Successivamente, nel corso dei secoli, subì altre ristrutturazioni, soprattutto tra il XVIII ed il XIX secolo: l'aggiunta del campanile in stile neoromanico e il rifacimento interno della chiesa del 1875, eseguito su progetto di Virginio Vespignani.
Nel 1915 la chiesa di San Benedetto è stata elevata a cattedrale da papa Benedetto XV e, come si può vedere, ha subito recentemente un intervento di restauro.
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