Se trata de un templo de una sola nave con cubierta de tejas árabes a doble vertiente. El interior se articula con un austero orden toscano y presenta diez capillas laterales entre contrafuertes, que se abren a la nave central a través de arcos de medio punto y se encuentran separadas por pilastras adosadas. La bóveda de crucería es de tradición gótica con nervios de complicada traza, que son más decorativos que estructurales. Dos de estas capillas exhiben airosas cúpulas: La de san Vicente Ferrer (ahora sacristía), con bella cúpula oval sobre ménsulas rococó, que en el exterior se transforma en estructura ondulada de tejas árabes con cuatro faldones separados por radios que convergen en la cima y la del Rosario, que exhibe decoración de yeserías barrocas, atribuible a Josep Sebastià y pinturas murales de los Guilló y en el exterior cúpula piramidal con tejas blancas y azules.

El ábside de la iglesia se encuentra separado por un semicírculo de casetones y presidido por una gran venera, que corona su estructura poligonal.
Fue construida en la primera mitad del siglo XVII, estando ya concluida en 1648.
Recuerda, en especial por la bóveda de su ábside, el templo de San Martín de Segorbe.
La fachada original se perdió y a finales del siglo XIX, la Diputación Provincial de Castellón, propietaria del edificio, encargó al arquitecto Manuel Montesinos el diseño de la actual, hecha en estilo neorománico.