Le bâtiment qui nous est parvenu aujourd’hui s’organise en trois nefs et présente un plan en croix latine, résultat d’un long processus de construction. L'abside principale, réalisée au XVIe siècle dans le style hispano-flamand, a remplacé l'abside romane d'origine ; toutefois, les traces de cette abside primitive sont encore visibles aujourd'hui grâce aux repères conservés dans le sol de la chapelle principale, mis en place après les fouilles archéologiques. Les absides latérales, en revanche, appartiennent bien à l'époque romane et sont couvertes de voûtes en berceau, conservant ainsi le caractère médiéval de l'ensemble. Malgré les agrandissements et les réformes entrepris à l'époque de l'infante Urraca et de l'architecte Deustamben, le résultat global est équilibré et harmonieux. Ces interventions ont été conditionnées par la structure antérieure érigée par Ferdinand et Sancha, raison pour laquelle les absides ne présentent pas la même largeur et ne s'alignent pas exactement sur l'axe des nefs.

La nef centrale s'élève nettement au-dessus des nefs latérales et est couverte d'une voûte en berceau, solution également employée dans la partie rectiligne de l'abside et dans le transept, renforçant ainsi la sensation de verticalité et de monumentalité de l'espace. Les nefs latérales, quant à elles, sont couvertes de voûtes d'arêtes, plus basses et fonctionnelles. Les arcs qui séparent les nefs présentent un surhaussement très prononcé, conférant de la slendreté à l'intérieur, tandis que ceux du transept sont polylobés, une caractéristique singulière qui révèle la persistance des traditions mozarabes et témoigne de la coexistence de différentes influences artistiques dans l'évolution de l'édifice.