La iglesia original gótico-mudéjar, de la que se conservan pocos elementos, fue profundamente remodelada en 1572 con la reubicación del coro tras el altar mayor y la sustitución de los antiguos pilares por columnas. Una nueva reforma en 1606 amplió la zona de cabecera, abrió un falso crucero y cubrió con bóvedas las tres naves.
El inmueble se concibe arquitectónicamente como una iglesia-fortaleza integrada en la cerca medieval de la ciudad. En el exterior, sobrio y sencillo, destaca especialmente la torre de la capilla del Sagrario, mientras que el interior se caracteriza por su original configuración como iglesia columnaria, tipología bastante escasa en el sur de España, así como por su abovedado mixto baído-esquifado.
La iglesia cuenta con una capilla mayor, en la que se ubica un notable retablo ba-rroco obra de Alejandro de Saavedra, y nueve laterales (cinco en la nave del Evangelio y cuatro en la de la Epístola). Entre ellas destacan la Capilla Bautismal, que data de finales del siglo XV y se sitúa bajo una de las bóvedas del primitivo templo gótico-mudéjar, y la Capilla de los Genoveses, que alberga un retablo barroco realizado con mármoles de diferentes colores en talleres de Génova.
Las fachadas están realizadas en ladrillos enfoscados y encalados, salvo las sencillas portadas de acceso, construidas en sillería de piedra ostionera la de los pies y rematada por el escudo del Cabildo Catedralicio sobre entablamento de piedra vista la del lado del Evangelio.
El régimen de protección acordado por el Consejo de Gobierno incluye, además del edificio, un conjunto de 132 bienes muebles fechados desde los siglos XVI y XX. Entre ellos figuran esculturas, pinturas de caballete, piezas de orfebrería y cruces de marfil.
Asimismo, se establece una zona de protección en torno al monumento, que comprende los espacios públicos y privados de las calles Obispo J.M. Rancés y Padre Ventura, de la plaza Fray Félix, del callejón de los Piratas y de la avenida Campo del Sur.