La iglesia, de tres naves y una esbelta torre situada a sus pies, cuenta con importantes elementos renacentistas. El más interesante, sin duda, es la elegante portada de mármol adosada a su torre-fachada, diseñada por Hernán Ruiz II "El Joven", que data del año 1565. Esta portada está organizada en dos cuerpos de altura, y se remata en un frontón de triple curvatura que culmina en un pequeño retablo flanqueado por columnas jónicas estriadas donde se enmarca una bella hornacina con la imagen de la titular del templo.
Se completa la composición con molduras y elementos renacentistas y manieristas características de sua autor, y con escrituras e inscripciones.En la segunda mitad del siglo XVIII, y a consecuencias de los daños producidos por el Terremoto de Lisboa de 1755, se realizan en la iglesia distintas obras de restauración que se prolongan hasta el año 1809.Interiormente la iglesia tiene obras artísticas muy notables, como es su Retablo barroco de madera de pino flandes sin policromar, construido por Francisco Dionisio de Ribas en 1678, que contiene imágenes de Pedro Roldán.
Además, en su abundante imaginería barroca cabe destacar obras notables de los maestros de esta especialidad, como son Francisco de Ocampo (1622), Juan Martínez Montañés, Juan de Mesa (1627), Jerónimo Hernández y Juan de Astorga, quien realizó la talla de Santa María de las Virtudes, titular del templo.
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