La primitiva iglesia se construyó en estilo románico, rehaciéndose la fachada en el s. XVII en estilo barroco. Poco después de construída la nueva fachada, la iglesia románica se derrumbó o se acordó derrumbarla; vista desde el interior, se nota el desajuste de los cuerpos y luces de la fachada, hechos para la iglesia anterior.
Las bóvedas son de arista, acasetonada, recorridas en su arranque por un pasillo. En el crucero, gran literna decorada, sobre cornisa y pechinas con escudos.
La actual iglesia se construyó entre 1661 y 1685 por Melchor de Velasco. La arquitectura no puede resistirse a la influencia del estilo herreriano, pero es la decoración, plenamente barroca, lo que más la califica. Todo en su interior merece el calificativo de grandioso.
Tiene planta de cruz latina, dividida en tres naves por seis poderosas pilastras
En el primer tramo se encuentra al coro alto con sillería de la época de los Reyes Católicos, procedente de la iglesia anterior. Tiene una notabilísima decoración geométrica en los respaldos, todos distintos, tallas iconograficas en los asientos y escudo real.
El retablo mayor, de 1697, de orden monumental, con paneles historiados de la Natividad y Pasión, es obra de Castro Canseco. A ambos lados, celosías que guardan las urnas de plata con las reliquias de San Rosendo y San Torcuato. En los basamentos, tallas miniadas, traslúcidas, en alabastro, con escenas de la vida de Cristo que constituyen el máximo primor de la iglesia. La suntuosidad del barroco en todos los altares llega a una robustez y gracia indescriptibles.
La Sacristía es valiosísima, de estilo Renacimiento, con cajonería y una gran mesa central de pórfido de una sola pieza. Además de otras muchas reliquias, se guardan el corazón de San Rosendo y dos cráneos de abades de santa vida.
El coro bajo se asienta en la nave central, dividiéndola en dos partes. Dos puertas monumentales, esculpidas con bustos policromados, dan acceso al coro desde el tramo de la entrada. La sillería constituye una maravilla de talla barroca. Los asientos superiores están decorados con imágenes de santos benedictinos; los inferiores con escenas de la vida de San Benito y San Rosendo.