Die romanische Grundstruktur der Stiftskirche ist trotz zahlreicher Veränderungen bis heute erhalten geblieben. Die Kirche wurde 1114 bis 1136 als dreischiffige Basilika mit Querhaus und Vierungsturm errichtet. Die Tatsache, dass es sich um den größten Kirchenbau im damaligen Österreich handelte und die rasche Bauzeit, zeigen, wie wichtig diese ehrgeizige Gründung für Leopold III. gewesen sein muss.
Das äußere Erscheinungsbild ist heute stark von der Restaurierung des 19. Jahrhunderts geprägt. Im Inneren ist der mittelalterliche Charakter durch die durchgreifenden Barockisierungsmaßnahmen des 17. und 18. Jahrhunderts gänzlich verloren gegangen. Aus der dreischiffigen Basilika wurde eine Saalkirche mit Seitenkapellen.
ChorGestühl
Auf dem kunstvoll geschnitzte Chorgestühl, das nach Entwurf von Matthias Steinl 1723/24 von mehreren Künstlern geschnitzt wurde, sind auf den Rückenlehnen die Wappen aller habsburgischen Erblande angebracht, als Symbol dafür, dass die Chorherren hier für alle Länder beten. Über dem nördlichen Gestühl befindet sich das Kaiseroratorium, der Platz für den Kaiser und seine Familie bei den alljährlichen Feierlichkeiten zu Ehren des hl. Leopold am 15. November.
Orgeln
Die Festorgel der Stiftsbasilika Klosterneuburg wurde in den Jahren 1636 bis 1642 aus zwei bereits in der Kirche vorhandenen Orgeln von dem Passauer Orgelbauer Johann Freundt zusammengebaut. Dadurch konnte Freundt aus zwei Orgeln jeweils das beste Material auswählen (die Festorgel besitzt z.B. keine Holzpfeifen). Ihrer Funktion entsprechend sollte sie hauptsächlich solistisch erklingen. Umstand des solistischen Einsatzes ist es wohl auch zu verdanken, dass bei ihr während der letzten Jahrhunderte keine schwerwiegenden Eingriffe, weder im Pfeifenmaterial noch in den Laden, gemacht wurden. Somit steht heute ein außergewöhnliches Klangdenkmal jener Zeit zur Verfügung. Für die Begleitung hatte man die Chororgel zur Verfügung. Sie befindet sich gegenüber dem Kaiseroratorium, mit einem Prospekt aus dem Jahr 1780, in dessen Innerem ein neues Werk steckt.
