El templo, si se excluyen las capillas laterales y las diversas dependencias anejas levantadas en etapas arquitectónicas posteriores, presenta planta de cruz latina, con dimensiones de 84 por 59 metros, que forman tres naves, siendo la central más ancha (11 metros) elevada (25 metros) y estando las laterales fusionadas en la cabecera mediante una girola o deambulatorio, y, cortándolas perpendicularmente, un trasepto de una nave orientado en el eje norte-sur. El eje longitudinal de las naves del eje este-oeste se compartimenta en nueve tramos, tres de los cuales corresponden a la profunda Capilla Mayor, más el crucero y la cabecera pentagonal; el transepto o nave transversal consta de seis tramos, tres a cada lado y de la misma altura que la nave central.
Juan de Vallejo. Cimborrio.

Los alzados consisten en pilares octogonales, de núcleo cilíndrico y columnillas adosadas, salvo los que sostienen los arcos torales en el crucero, que son solo cilíndricos y de mucho mayor grosor. Las cubiertas se solucionan con bóvedas de crucería con nervio espinazo, simple en la mayoría de los tramos y compuesta con terceletes y combados en algunos tramos, como sucede en el transepto. Las bóvedas de los tramos de la girola son de cinco o seis radios, y las de los tramos de la nave central son barlongas, es decir, acusadamente rectangulares.

Es característico el elegante triforio que recorre toda la parte alta de los muros de la nave central y del transepto, inmediatamente por debajo de los vitrales. Cada arcada, de arco de medio punto festoneado con cabezas humanas, presenta un elaborado intradós consistente en siete vanos, trifolios y cuadrifolios, arquería apuntada y trilobulada separada por seis maineles y un antepecho a modo de balaustrada calada con motivo flamígero. Los tramos del triforio próximos al crucero tienen decoración flamígera más movida; fue el resultado de una modificación de finales del siglo xv llevada a cabo quizás por Juan de Colonia, momento en que se realizaron también los antepechos por iniciativa del Obispo Acuña, cuyas armas se ostentan en varios puntos. Este modelo de alzado, de pilares, triforio y vitrales, parece inspirado en el de la catedral de Bourges.

En la parte superior de los muros se abren las amplias ventanas con vidriera partida en doble ojiva y rosetón superior. Tres son los rosetones: el de la fachada de Santa María y los que presiden los testeros del transepto.