De la época medieval se conserva el ábside mudéjar, el cual se aparta del modelo toledano por estar construido en mampostería encintada, en lugar de con las consabidas arquerías de ladrillo; en la parte alta se abren tres ventanas que mantienen la tradicional combinación de arco de herradura apuntado, cobijado por otro lobulado.

Posteriormente, en los espacios intermedios se han incorporado dos escudos que corresponden a don Antonio de Ulloa y su esposa, doña Inés de Bazán, quienes entre 1603 y 1625 costearon la remodelación de la capilla mayor para su enterramiento. Este ábside perteneció a una iglesia de una sola nave.

A esta nave se añadieron dos cuerpos laterales, con la misma fábrica de mampostería encintada, que repiten el esquema de las fachadas del crucero de Santiago del Arrabal: Remate en piñón recto escalonado y motivo de rosetón entre arquillos, todo con decoración de lóbulos.

A la derecha del ábside se encuentra una sala llamada «coro viejo», que permanece todavía aislada de la iglesia por el primitivo muro exterior de la nave; conserva restos de una techumbre de madera, con un friso alrededor, bajo el que aparecen fragmentos de una inscripción en caracteres góticos.