En 1753 se decidió construir una nueva torre, juzgándole prioritario sobre la construcción de una nueva cúpula, y se encargó el proyecto a Alfieri, arquitecto de la Casa Savoia.

El campanario tiene el mayor concierto de campanas del "Sistema Ambrosiano".

El campanón no suena desde 1987, año en el que se fisuró en el punto de impacto.

La torre-cúpula representa un ejemplo de estilo neoclásico, típico del gusto antoneliano.

En 1860 presentó un nuevo proyecto, que elevaba hasta el edificio, a una administración cada vez más preocupada por el aumento de los costos y que desconfiaba del arquitecto.

La intención del arquitecto era que debería haber sido decorada con una serie de frescos visibles desde la parte baja de la iglesia, pero el proyecto nunca se realizó.

El peso total de la cúpula supera las 5.500 toneladas y al terminarse la iglesia, que 200 años antes no se había pensado para soportar tal peso, comenzó a mostrar signos de fallos estructurales (ya evidentes durante las primeras etapas de la construcción).

Pero la genialidad de Alessandro Antonelli fue haber diseñado el edificio descomponiéndolo en una serie de círculos concéntricos que se elevan hacia el cielo, cada vez más pequeños, descargando así el peso en la estructura portante.

En caso de un fallo estructural, la cúpula colapsara sobre sí misma y no caerá sobre los edificios circundantes.

Aunque es menos conocida y celebrada que la Mole Antonelliana, la cúpula de San Gaudencio es un ejemplo de arquitectura particularmente audaz, construida enteramente de ladrillo portante y magistralmente insertada sobre un edificio ya existente; por ello no es acertado considerarla una copia más pequeña del monumento turinés.

Ambos órganos fueron desmontados durante la construcción de la cúpula y vueltos a montar en 1888.

El órgano menor Serassi, sin embargo, que permanece intactos en sus características fonéticas, está actualmente (2011) en muy mal estado.