W Katedrze Polowej znajduje się wiele cennych zabytków. Warto zwrócić uwagę na spiżowe drzwi projektu Andrzeja Renesa, na których umieszczone są najważniejsze sceny bitewne z historii Polski, figurę Matki Bożej Królowej Polski, ocalałą z wojny i powstania, a także na organy z drugiej połowy XIX wieku. Wnętrze kościoła zdobią obrazy autorstwa Michaela Willmanna.
W kościele znajdują się również dwie warte uwagi kaplice. Kaplica Katyńska została zbudowana w celu upamiętnienia męczeństwa jeńców wojennych zamordowanych przez NKWD w 1940 roku. Na ołtarzu znajduje się obraz Matki Bożej Katyńskiej, a na ścianach wisi 15 tys. tabliczek, na których widnieją nazwiska ofiar. Po drugiej stronie znajduje się Kaplica Matki Boskiej Ostrobramskiej. Warto obejrzeć znajdujące się tu ceramiczne płaskorzeźby autorstwa Lecha i Piotra Grześkiewiczów.