L'ossatura della cupola è formata da dodici costoloni in muratura sui quali si innestano sei strati di esagoni in pietra, sovrapposti in modo sfalsato e di dimensioni ridotte man mano che salgono verso la sommità. Ad ogni strato una doppia catena metallica. Il risultato è una struttura reticolare leggera, in muratura, pietra e ferro, traforata da una moltitudine di finestre. Un effetto ottico simile a quello provocato dalle guglie gotiche che paiono star su per miracolo. Un'illusione ottica sicuramente ricercata da Guarini.