L'édifice tel qu'il se présente aujourd'hui présente un plan en croix latine organisé en trois nefs. L'abside principale, de style hispano-flamand et datant du XVIe siècle, a remplacé l'abside romane d'origine, dont la disposition initiale peut être identifiée aujourd'hui grâce aux repères tracés sur le sol de la chapelle principale à la suite des fouilles archéologiques. Quant aux absides latérales, elles datent de l'époque romane et sont couvertes de voûtes en berceau. Malgré les agrandissements et les réformes réalisés à l'époque de l'infante Urraca et sous la direction de l'architecte Deustamben, l'ensemble offre une image équilibrée et cohérente. Ces interventions ont dû s'adapter à l'église antérieure construite par Ferdinand et Sancha, ce qui explique que les absides ne coïncident pas exactement en largeur ni en alignement avec les nefs.

La nef centrale se distingue par sa hauteur considérable et est couverte d'une voûte en berceau, tout comme la partie rectiligne de l'abside et le transept, tandis que les nefs latérales sont surmontées de voûtes d'arêtes. Les arcs qui séparent les nefs présentent un surplomb marqué, et ceux du transept adoptent une forme polylobée, une caractéristique qui renvoie à la persistance d'éléments propres à l'art mozarabe.