Si le baptistère semble plus ancien, la construction de la partie romane de la cathédrale remonte à la fin du XIe siècle et est due à l'archevêque Rostang de Fos et au prévôt du chapitre Benoît. On trouve sur la nef méridionale dite du Corpus Domini une dédicace datée de 1103. Un mur semble toutefois plus ancien et remonte visiblement au Haut Moyen Âge.
Seules les sept figures supérieures du portail sont d'origine. Les autres sont des copies datées du XIXe siècle.
La cathédrale Saint-Sauveur possède des portes de noyer sculptées sur une commande passée le 15 octobre 1505. Elles furent taillées par les frères Raymond et Jean Bolhit, d'Aix, ainsi que par le sculpteur toulonnais Jean Guiramand. Chaque vantail est finement encadré par des guirlandes de fleurs qui entourent des scènes, d'ordre religieux pour la plupart. On y voit notamment des représentations des prophètes Isaïe, Jérémie, Ézéchiel, ainsi que du roi David. Chacun est surmonté d'un dais en grande saillie.
Les portes étaient rehaussées de couleurs vives que l'on peut encore deviner par endroit. Le bâti est l'œuvre des menuisiers aixois Bouilly, en 1505 ; les images ont, elles, été exécutées en 1508 par un menuisier de Toulon, Jean Guiramand.
Le baptistère de la cathédrale a été construit au début du VIe siècle, voire du Ve siècle, sur l'emplacement de l'ancienne place du forum d'Aquae Sextiae. Il est contemporain des baptistères conservés de Riez, Fréjus, mais aussi Albenga, en Ligurie, et Djemila, en Algérie et figure parmi les plus anciens de France.
Le baptistère octogonal, couronné en 1579 par le chanoine Jean de Léone, possède une coupole décorée de gypseries surmontant des colonnes d'époque romaine remployées. La cuve serait d'époque mérovingienne. On trouve sous les dalles du baptistère les caveaux de chanoines et d'archevêques.
Dès sa construction, le baptistère a été alimenté par les eaux chaudes provenant des thermes romains. Le baptême est alors administré par immersion totale. Une symbolique bien définie est alors attachée au sacrement du baptême. Celui-ci représente un moyen d'être enseveli dans la mort avec le Christ et de vivre la vie nouvelle, au moyen de l'illumination. L'édifice est orienté vers le soleil levant malgré les changements apportés au fil des siècles, notamment par l'ajout des colonnes en granit.
Son architecture actuelle est semble-t-il quasiment identique à celle qu'il avait au temps du forum romain. Huit colonnes l'entourent. On y attachait alors des étoffes pour cacher les catéchumènes des regards. On peut toujours observer les encoches dans lesquelles on insérait les tringles permettant de tendre les draps. Le baptistère a connu plusieurs transformations. La coupole date du XVIe siècle. De l'époque de sa construction ne subsistent plus que les bas des murs et la cuve baptismale. L'alimentation en eau courante du bassin se faisait par l'est, du côté extérieur à la cathédrale, par le moyen d'une annexe importante.