El edificio, de ladrillo, tiene una sola nave con capillas entre contrafuertes y arcos de medio punto; el presbiterio, con arco triunfal apuntado, se cubre con una cúpula oval con decoración de yeserías, mientras que la nave está abovedada con cañón con lunetos y yeserías. A los pies, la torre, de tres cuerpos de ladrillo.
El primer dato que se conserva corresponde al año 1589 y como autor de la obra sólo conocemos a Agustín de Nieva , maestro de albañilería medinense que realizó la cubrición de la bóveda de yesería.
El interior de la iglesia está dentro de la influencia del sobrio estilo herreriano basado en la combinación de lineamientos, recuadros, pilastras...
La única nave de la iglesia comprende cuatro tramos bien articulados y diferenciados entre sí por arcos fajones que apoyan en contrafuertes a los que se adosan pilastras de yeso. Entre los contrafuertes, se colocan capillas hornacinas, profundas y cubiertas con bóvedas de cañón.
La cúpula, ovalada como requería el contrato, ocupa todo el ámbito del presbiterio elevándose sobre trompas en el lado del testero y sobre pechinas junto al arco triunfal; decorada al romano con fingidos huecos paladianos de yesería sobre pilastras estriadas en los muros, se organiza en tres fajas decorativas, la primera con una serie de portaditas de templos jónicos separadas por estrechas pirámides, la segunda con decoración de cadeneta de círculos, óvalos y rectángulos unidos por filetes, destacando en cada lado un medallón con la imagen de la Virgen con el Niño, y la tercera, separada por un ancho filete del que penden bolas, compuesta por dos círculos en los extremos y un cuadrado al centro de los que cuelgan pinjantes con adornos de grutescos, mascarones y cogollos. Por su parte, el apuntado arco triunfal se apea sobre contrafuertes con dobles pilastras corintias adosadas en sus frentes, y capiteles decorados con cabezas de leones con anillas en la boca.
El retablo mayor de la Iglesia de Santa María pertenece al llamado estilo churrigueresco que podemos datar a finales del siglo XVII, año en que se deja de usar la columna salomónica para sustituirla por otra, de fuste recto, recubierta de colgantes y serafines. Su autor es José de Rozas.
En este caso el retablo alcanza una gran monumentalidad, más acusada gracias a la variopinta decoración con que se adorna. El elemento más llamativo es la columna, llamada salomónica, esto es, de fuste retorcido en cinco vueltas por regla general, que suele estar recorrida en todo su fuste por hojas de pámpanos, racimos, lo que indica su significación eucarística. Además, estas columnas suelen apoyar en monumentales cartelas, característica muy típica del escultor de este retablo; es el estípite barroco, un soporte que tiene forma de pirámide truncada invertida y que en el caso de este retablo se complica con una superposición de cuerpos y adornos.
En lo que respecta a su iconografía el retablo se compone de las esculturas de San Pedro y San Pablo y de la titular del templo, la Virgen de la Asunción en transparente, probablemente de ejecución posterior. En el cuerpo superior un relieve que representa la imposición de la casulla a San Ildefonso. Excepto la talla de la Asunción, las demás serían de Gregorio Díaz de la Mata.
Las dos tallas de los Apóstoles tienen gran sobriedad en gestos y factura, el plegado de los paños nos traen el recuerdo de obras anteriores, recordando la bravura que inyectaba Gregorio Fernández en sus obras.
La imagen de la Virgen es de muy buena hechura. Aparece rodeada de seis ángeles que la elevan y coronan dando a la escena un carácter terrenal y protector así como espiritual. Pertenece al padrón iconográfico del momento, esto es, con los brazos desplegados en cruz, dirigiendo su mirada a lo alto, manto alborotado por el viento, con los seis angelitos y otros amorcillos a sus pies. Este modelo es muy distinto al del siglo anterior, en el que era la Virgen la que juntaba las manos en actitud más recogida, pero ahora, con la popularidad que adquiere la Inmaculada, ésta será la que adopte estos gestos más sosegados y la Asunción con la nueva iconografía podemos decir que se vuelve más triunfante. Esta figura con sus paños todavía angulosos y de expresión lánguida, encaja perfectamente con todo el retablo en una pulsión que busca provocar en el espectador la impresión de una levitación hacia la unión mística con Dios.
Los ángeles del remate del retablo son dos portadores de estandartes, como signo de la victoria de los ejércitos de Cristo. Derivan de los ángeles que colocara ya Gregorio Fernández sustituyendo jarrones o pináculos, dando una imagen más airosa y menos simétrica propia de los retablos herrerianos.
En el lado del evangelio destaca un retablo neoclásico dedicado a Santa Ana y la Virgen Niña, con inscripción en la peana "Diola Agustín Lorenzo y María Fernández", datada en torno a 1790. Flanquean el retablo dos esculturas: San Juan Bautista y San Francisco Javier.
En el crucero, un retablo barroco, pareja del de la epístola, realizado por Cristóbal de Palenzuela, con una pintura sobre lienzo de la Presentación del Niño en el Templo, y en el banco, otras de la Natividad, San Pedro, San Pablo y la Epifanía.
En el lado de la epístola y como pareja del retablo barroco situado en el crucero del lado del evangelio, también de Cristóbal de Palenzuela, destaca el retablo barroco con pintura sobre lienzo en el ático de la aparición de la Virgen a San Juan Evangelista, y en el banco, otras de la Anunciación, Coronación de la Virgen, Inmaculada y Nacimiento de la Virgen.
A continuación, en una capilla cerrada con reja de hierro se encuentra un retablo salomónico dedicado a San Francisco Javier, de la primera mitad del siglo XVIII. En el ático, un lienzo con la aparición de la Virgen a San Ignacio de Loyola y en las hornacinas de los laterales las esculturas de San Luis de Gonzaga y de San Francisco de Borja. En la hornacina central se encuentra una imagen de San Antonio de Padua que sustituye a la de San Francisco Javier.
En la capilla siguiente un retablo neoclásico del siglo XVIII a modo de templete con cubierta cupular, que alberga una escultura de la Virgen, del siglo XVI, muy mutilada y reformada para ser usada como imagen de vestir, con corona y rostrillo.
A continuación, en una capilla cerrada con reja de madera, un retablo del siglo XVII con un relieve de la Resurrección en el ático y una escultura de Cristo Crucificado en su hornacina principal; al parecer, debe ser el altar del Santo Cristo que se cita como propiedad de la Cofradía de la Vera Cruz.
El cuerpo inferior de la torre, iluminado con un óculo y cubierto con bóveda de cañón hace las veces de coro bajo. En su interior alberga una sencilla sillería neoclásica.
