En la iglesia existe una amplia colección de imaginería religiosa del siglo XVII, sillería barroca, un órgano, así como importantes pinturas religiosas. Es la iglesia que más resalta de las que tuvo la ciudad. Ubicada en un extremo del cortado rocoso, de su primitiva construcción románica solo quedan algunos restos, ya que tras la caída de su torre en 1.906 se levantó una nueva. La traza primitiva fue románica, pero ha llegado hasta nosotros con una extraña mezcla de estilos. Pero primero veamos cómo era antiguamente. La antigua torre tuvo un carácter defensivo ya que era complemento defensivo del castillo. La iglesia actual es el resultado de un conjunto de reformas. De su primitiva construcción románica solo quedan algunos restos, ya que tras la caída de su torre en 1.906 se levantó una nueva.
La antigua torre era de planta cuadrada, ligeramente apiramidada, pesada y con remate cónico que hacía de tejado. El cuerpo inferior apenas tenía vanos y en cada lienzo se abría una tronera, bajo el alero una serie de almenas recordaban su función defensiva. En el lienzo sur se situaba un reloj, que ahora se encentra en un cubo del castillo. Por una bóveda de nervios de la base, podría decirse que la torre fue construida en la Baja Edad Media. Esta renovación fue parcialmente satisfecha con el dinero resultante de la venta de la portada románica al Museo de Claustros de Nueva York.
En 1.906 se desploma la torre llevándose la nave lateral izquierda, parte de la central, pórtico de entrada y un rosetón gótico. Junto a la plaza del obispo López de Mendoza hay un arco plateresco (XVI), hecho por los mismos arquitectos de las capillas de la Visitación. En el extremo opuesto hay restos de otro. Hubo una serie de ellos, todos iguales, que sostenían un pórtico que cubría toda la parte baja del hastial. Un banco corrido pegado al muro servía de descanso. Antiguamente era éste un lugar de concejos abiertos cuando no existía casa de concejos, y más antiguamente lugar de juicios. En 1836 (19 de enero) fue arruinado totalmente y para proteger la portada se construyó un pequeño pórtico cuadrado.
En el siglo XIV y XVI se añaden dos capillas a la nave principal, la del Santo Cristo de las Tentaciones y la de la Visítación. En el interior se pueden admirar retablos, altares, sepulcros, pinturas, así como una amplia colección de imaginería religiosa.
Actualmente la Iglesia se caracteriza por una combinación de estilos muy diversos, de la que sobresale el barroco. La renovación con mayor impacto estético se realizó a primeros del siglo XX, convirtiéndose en un conjunto de estilos muy personales del renovador, un arquitecto burgalés, de nombre J. Calleja.
