La obra, iniciada el 24 de abril de 1794, se asienta sobre un templo anterior, la iglesia se Santamaría, como se nombra en los registros de bautismos de la iglesia en 1626. Esta primera iglesia es de orígenes inciertos, aunque la torre actual, vestigio de la anterior y que se encontraba junto a primigenia iglesia que no incorporada como en la actualidad, nos muestra un estilo mozárabe propio del siglo XII.

Dentro de los límites de los muros exteriores que tiene que mantener, diseña Villanueva el interior con tres naves en cinco tramos. El primer tramo, a los pies, lo hace coincidir con la torre existente en la nave de la Epístola, situando allí el coro en alto, y el baptisterio en la del Evangelio. La nave principal comprende tres tramos con pilares lisos y arcos de medio punto, en un paño continuo y limpio, roto solamente por la cornisa superior de la que arranca una bóveda de cañón con lunetos y huecos, con arcos rebajados simulados. Un arco triunfal la separa del crucero, construido con cúpula circular sobre pechinas, capillas laterales en la cabecera de las naves, cubiertas con bóvedas de cañón e iluminadas con ventanales con arcos rebajados, y la capilla mayor, semicircular, con media naranja. El conjunto es muy académico y con paramentos lisos sin decoración.

En el exterior también se tiene que adaptar al edificio existente, limitando su actuación a la portada y al crucero. Construye una sencilla fachada de ladrillo en el más puro estilo neoclásico y muy característico del arquitecto, en la que se pueden apreciar algunos elementos que recuerdan que recuerdan a la diseñada años antes para el oratorio del Caballero de Gracia: enmarca la portada entre dos pilastras rematadas por un frontón triangular en el que aparecen prolongados aquéllas y en el que coloca un ventanal con arco rebajado para iluminación del coro. Sobre la puerta un tarjetón liso, posiblemente diseñado para un bajorrelieve, recuerda al de aquella fachada.

En el crucero remata las capillas con frontones triangulares, que al elevar la cumbrera de las cubiertas hasta la cornisa del cuerpo de la cúpula, aparecen con una fuerte pendiente, lo que da un énfasis muy neoclásico al conjunto.