Wnętrze świątyni posiada sklepienia kolebkowo-krzyżowe z lunetami, a w nawach bocznych - krzyżowe. Wystrój architektoniczny tworzą korynckie i jońskie pilastry, zaś w prezbiterium i podchórzu - przyścienne kolumny korynckie oraz bogato profilowane gzymsy i obramienia okienne. W oknie nad ołtarzem głównym umieszczony jest witraż przedstawiający Trójcę Św., natomiast witraż nad chórem stanowi replikę obrazu Matki Boskiej Chełmskiej (oba z 1988 r.).
Wyposażenie jest nowe i dość skromne; z dawnego wymienić należy przede wszystkim wspaniały zabytek sztuki jubilerskiej - trybowane w srebrnej blasze antepedium ołtarza głównego, wykonane w 1750 r. w gdańskim warsztacie mistrza W. Jöde, na zlecenie chełmskich bazylianów, przedstawiające scenę hołdu rycerstwa polskiego przed obrazem Matki Boskiej Chełmskiej, po zwycięstwie pod Beresteczkiem nad Kozakami i Tatarami w 1651 r.
Z unickiego wyposażenia katedry pozostały 2 cenne obrazy z końca XVIII w., o imponujących rozmiarach 4,4 x 3,4 m, przedstawiające Ukrzyżowanie Chrystusa oraz św. Onufrego, autorstwa Franciszka Smuglewicza. Zapewne pounickie są też 2 barokowe figury umieszczone w transepcie: św. Wojciecha i św. Stanisława.
Dzięki staraniom pierwszego po II wojnie światowej proboszcza parafii na Górce, ks. Marcelego Mrozka, świątynia została wyposażona w nowy wystrój wewnętrzny. Ufundowano ołtarz główny i ołtarze boczne, organy, stalle, konfesjonały, żyrandole, marmurową balustradę i posadzkę. W 1980 r. obiekt otrzymał pokrycie z blachy miedzianej. W filarze nawy umieszczono w 1972 r. tablicę z białego marmuru, z brązowym medalionem Tadeusza Kościuszki, autorstwa J. Grassiego, dla upamiętnienia pobytu Naczelnika, który 11 VII 1791 r. był tu i rozmawiał z ówczesnym biskupem unickim Porfiriuszem Ważyńskim.
W treści napisu jest omyłka. Stwierdza się tam, że Kościuszko rozmawiał z biskupem o insurekcji. Zważywszy jednak, że rozmowa odbyła się 3 lata przed tym historycznym wydarzeniem, zrozumiałym jest, że rozmówcy nie mogli wówczas przewidzieć, jak potoczą się dalsze losy kraju. Z pamiętników pozostawionych przez biskupa Ważyńskiego wiadomo, że Naczelnik zabiegał u niego o działania na rzecz pogłębienia procesu latynizacji i polonizacji obrządku greckokatolickiego, w celu większego zintegrowania miejscowego społeczeństwa.
Na darach podchórza umieszczone zostały 2 pamiątkowe tablice poświęcone najnowszym dziejom: z prawej - odlana w brązie tablica poświęcona pamięci poległych żołnierzy 27 Wołyńskiej Dywizji AK, z lewej - marmurowa tablica dla uczczenia bohaterów 7 p.p. Legionów AK. W nawach bocznych znajdują się marmurowe epitafia miejscowych proboszczów - ks. Juliana Jakubiaka (1895-1941) i ks. Marcelego Mrozka (1907-82).