L'autel est situé dans l'abside de la chapelle, sur deux estrades successives, déjà visibles sur les photographies faites avant 1903. La première, rectangulaire, compte trois marches. Elle marque la séparation entre la nef et l'abside. La seconde, en forme de demi-losange, ne compte que deux marches. C'est elle qui accueille l'autel proprement dit.

Ce dernier est un autel-tombeau adossé, entièrement réalisé en bois peint.

Le coffre est composé de douze niches, réparties en trois groupes de quatre encadrés par des colonnettes peintes de motifs végétaux stylisés sur fond rouge dont les chapiteaux sont ornés de pampres ou de simples feuilles de vigne sur fond vert. Entre chaque niche, le décor imite un mur de pierre. Chaque niche accueille un personnage debout, installé sur un petit socle circulaire. Il s'agit des douze apôtres. Ils sont regroupés deux par deux dans une arcade gothique qui s'achève par un jour de réseau trilobé. Ce motif est également présent entre chaque niche. Le fond de toutes les niches est décoré du même motif de fleur stylisé de couleur rouge, séparé par un petit bandeau de chevrons du fond bleu uni du haut de l'arcade. Les personnages, tous barbus et aux visages différenciés, sont vêtus de manteaux de couleur vive dont les plis descendent souplement jusqu'au sol. Il manque trois apôtres, et ceux restants ont perdu un bras voire les deux.

Au-dessus de la table d'autel, le retable est composé de six niches encadrant le tabernacle. Les niches s’achèvent par un gâble décoré d'un trilobe, et dont les rampants décorés de crossettes sont sommés d'une pomme de pin. Le fond de chaque niche est identique à celui des niches du coffre, mais la partie haute est décorée de petites étoiles dorées. Les personnages, debout sur une petite colonne, sont vêtus de manteaux de couleurs vives qui retombent souplement sur des pieds chaussés de sandales. À gauche, les deux anges les plus à l'extérieur portent une petite harpe et un luth. Côté droit, le centre est occupé par un ange portant un phylactère. Les autres anges ont les mains vides. Il s'agissait sans doute d'anges thuriféraires : bien que les encensoirs aient disparu, la position de leurs mains laisse deviner leur fonction.

Le tabernacle est décoré d'un Christ en gloire, debout. La mandorle qui l'entoure, composée de plusieurs bandeaux décorés de motifs floraux stylisés, repose sur des nuées. Elle est installée dans une niche dont les voussures en ogive reposent sur des colonnettes corinthiennes. Autour de la niche, le décor peint reprend le décor de faux mur déjà utilisé pour séparer les niches des apôtres sur le coffre, ainsi que les trilobes.

Enfin, le tabernacle est surmonté par une exposition qui accueille un Christ en croix. Les couleurs et les décors du fond de la niche et des colonnes sont identiques à ceux des niches des anges : polylobes de l'arc, crossettes sur les rampants du gâble, fond bleu peint d'étoile dorées, colonnes rouges à motifs dorés...

Cet autel qui rappelle le style gothique rayonnant s'inscrit dans la décoration de la chapelle : on y retrouve les même trilobes que sur les lambris ou sur les stalles. Il reprend les caractéristiques des statues présentes dans les niches tout autour de la chapelle, avec des personnages en pied sous un dais dont les rampants sont décorés de crossettes et le fond de la niche orné de décors. Comme l'architecture de la chapelle, il s'inspire également de la Sainte-Chapelle de Paris dont Pugin était admiratif : on y retrouve les mêmes colonnes colorées qu'au rez-de-chaussée de la Sainte-Chapelle, telles qu'elles ont été repeintes dans la première moitié du XIXe siècle. Mais c'est surtout le dais qui achève la tribune des reliques qui semble avoir inspiré le dessinateur du maître-autel. Les arcades du coffre sont identiques à celles de la barrière du dais. L'exposition douaisienne reprend le fronton triangulaire encadré d'éléments d'architecture aux rampants décorés de crossettes et l'arc trilobé fermant une voûte en ogive qui sont ceux de l'exposition de la tribune des reliques.

Si on le compare aux autels présentés dans le catalogue Pugin, a gothic passion (1994), il apparait cependant assez original. Si l'on retrouve souvent un usage important de la couleur et de la dorure, ou la présence d’éléments architecturaux peints ou sculptés comme les lancettes trilobées ou les pinacles, les sculptures sont peu présentes sur les autels dessinés ou réalisés par Pugin. Et lorsque les autels en sont ornés, elles ne sont présentes que sur le coffre ou sur le retable, rarement sur les deux éléments, ce qui est le cas de l'autel de la chapelle du lycée Corot. Les tabernacles ne sont pas systématiquement surmontés d'un dais d'exposition. Ainsi, Pugin semble avoir rarement associé sur un seul autel les éléments qui se retrouvent assemblés sur le maître-autel de Douai. Comme pour la chapelle elle-même, l'autel le plus proche de celui de Douai est le retable réalisé par Pugin à la même période pour le collège Saint-Cuthbert à Ushaw (ATTERBURY et WAINWRIGHT, 1994). On y retrouve un autel tombeau surmonté d'un retable, décoré de niches accueillant des statues groupées par deux sur le coffre et seules dans leur niche pour le retable, et un tabernacle surmonté d'un dais d'exposition.