La Catedral Nueva es una de las últimas manifestaciones góticas en España, con sus diferentes estilos arquitectónicos en sus elementos por el tiempo que se tardó en construir, ya que la obra comenzó en el año 1513 y se terminó en 1733. Durante este tiempo las obras fueron dirigidas por maestros arquitectos como Juan y Rodrigo Gil de Hontañón, Juan de Álava, los hermanos Churriguera,… El templo posee una planta de cruz latina, de tres naves de gran altura, donde además median 17 capillas hornacinas entre contrafuertes.

Estas capillas tienen multitud de tesoros artísticos, históricos y religiosos. La Capilla Mayor, de planta rectangular, es neoclásica. Está cubierta por una fastuosa bóveda policromada y dorada. Una imagen de Nuestra Señora de la Asunción del siglo XVII, a quien está dedicada la Catedral, preside la capilla.  En ella se encuentran las urnas de plata con los restos de San Juan de Sahagún (patrono de la ciudad) y Santo Tomás de Villanueva. El coro, obra de Alberto Churriguera, es uno de los más importantes del barroco español.

Fue construido entre 1732 y 1738. La decoración de la sillería del coro, cuerpo alto compuesto por 57 sillas, y el bajo con 41, representan a santos, mártires y apóstoles y la silla del obispo está decorada con la figura del Salvador. El trascoro está decorado con las imágenes de San Juan Bautista y Santa Ana con la Virgen en los laterales, del escultor Juan de Juni. La imagen sobre el altar es de Nuestra Señora de Loreto y fue realizada en el siglo XVI. El coro tiene además dos órganos, uno barroco, de Pedro Echevarría de 1744, y otro renacentista de Damián Luís de 1558.

La fachada principal, de Gil de Hontañón, en su género es la más rica de España, está decorado con relieves de las escenas principales del Nacimiento y la Epifanía, en lo alto de ambos se encuentra Cristo crucificado, flanqueado por San Pedro y San Pablo. La Puerta de Ramos, orientado al norte, representa la Entrada de Jesús en Jerusalén, siguiendo un esquema parecido a la de la principal. Como nota curiosa cuando en el año 1993 se restauró la puerta, ya que estaba muy deteriorada, los canteros pusieron un astronauta como símbolo de modernidad.