Tiene la forma de cruz latina, sus dimensiones son de 84 metros de largo por 14,50 de ancho, 27 de alto en la nave y 44 en el cimborrio. Por ello es considerada la iglesia conventual –no parroquial– más grande de Europa.
Desde el crucero hasta los pies, la nave es de estilo gótico tardío, con arcos apuntados, pilares de baquetones y bóveda de crucería complicada.
En cambio, el crucero, cimborrio y presbiterio son de estilo renacentista.
El mecenas de la iglesia fue el cardenal Fray Juan Álvarez de Toledo, hijo de los segundos duques de Alba.
La obra la comenzó Juan de Álava en 1524; luego pasó a Fray Martin de Santiago a quien sucedió Rodrigo Gil de Hontañón.