Esta iglesia impresionante preside la plaza mayor. Posee una fachada majestuosa, enfrentada al palacio de los Condes de Miranda. Esta iglesia tuvo su importancia, siendo una colegiata asistida por un colegio o grupo de sacerdotes con un abad que lo dirigía. Fue construida tras la muerte del artífice principal del palacio, por su viuda, Doña María Enríquez de Cárdenas y su hijo el II duque de Miranda. La obra aunque se inicia en el siglo XVI, se prolonga hasta el siglo XVII, por lo que posee varios estilos, aunque el predominante es el barroco, atribuido a Rodrigo Gil de Hontañón y a Pedro de Resines.
Como otras iglesias de la zona de la Ribera del Duero burgalesa, la fachada principal está dotada por un retablo pétreo; igual no tan espectacular, ni tan magnífico, como el de Gumiel de Izán, que está bastante próximo, pero igualmente impresionante.
El acceso al templo se hace por una escalera con ocho columnas de mármol tallado en estilo renacentista italiano que fueron traídas de Nápoles, por Juan de Zúñiga, VI Conde de Miranda, que fue virrey de Nápoles. Otros detalles interesantes son los tres bustos de los emperadores romanos que se encuentran en la fachadas, traídos por él.
Interior
En el interior, una única nave con bóvedas de crucería renacentista, es de gran interés el retablo neoclásico diseñado por Ventura Rodríguez, con una altorrelieve de Alfonso Giraldo dedicado a la Santa patrona de la Colegiata, Santa Ana. Otra joya en su interior es un Cristo procesional articulado; una talla de un Jesús Nazareno y la colección de reliquias, dispuestas en un retablo neoclásico.