Es una de las obras maestras del arte románico español. En el siglo X ya existía como iglesia de San Juan Bautista, reconstruida por Fernando I y doña Sancha en 1063. Más tarde, Alfonso VI y su hija doña Urraca la ampliaron hasta su estado actual. Se conservan los ábsides del siglo XI, los muros del crucero y la parte baja del interior del templo: el resto es del siglo XII. 
    Son muy importantes las dos portadas;

• La principal o del Cordero comprende varias arquivoltas semicirculares, dintel quebrado y tímpano sobre mochetas que semejan cabezas de carnero; el tímpano muestra el tema del Agnus Dei en un medallón sostenido por ángeles, y debajo, el sacrificio de Isaac. En las enjutas hay varios fragmentos de escultura que representan el zodíaco, músicos y dos figuras sedentes del Santo titular y de San Pelayo de Córdoba, al que estuvo dedicada una iglesia anterior al siglo X en ese mismo sitio. El conjunto está coronado por un ático renacentista con la estatua ecuestre de San Isidoro y las armas de Carlos V.

• La otra portada, llamada del Descendimiento, que se abre en el extremo sur del crucero, es de fecha más tardía; bajo las arquivoltas, el tímpano desarrolla las escenas de la Ascensión, el Descendimiento y las Marías en el sepulcro; a los lados figuran las imágenes de los apóstoles Pedro y Pablo. De los tres ábsides sólo se conservan los dos laterales, que se inspiran en los de Jaca y que también lucen profusa decoración. El ábside central fue sustituido por una construcción gótica a fines del siglo XV La Real Colegiata tiene otras dos puertas: la de la Abadía, del siglo XVI, y la grande, del siglo XVIII. El interior de la basílica es de tres naves y cabecera de tres ábsides, salvo el central, desaparecido; se sabe que el autor de la traza fue el maestro Pedro Deustamben, enterrado en el templo. Todo está cubierto con bóvedas de medio cañón, a excepción de la capilla mayor, reformada en el siglo XV; incluso el crucero se cubre con bóveda de cañón, ya que por tener planta rectangular hubiera resultado difícil haberlo hecho con cúpula. Hay algunas notas de mudejarismo, como el intradós polilobulado de los arcos formeros del crucero.