Kościół w Miechowie jest trzynawową trójprzęsłową bazyliką gotycką z przełomu XIV i XV wieku z fragmentami romańskimi z pierwszego 30-lecia XIII wieku, przebudowaną w stylu późnobarokowym w drugiej połowie XVIII wieku.

 Długość kościoła, mierzona w nawie głównej od ściany zachodniej zlokalizowanej pod chórem muzycznym do ściany ołtarzowej, wynosi 50 metrów. Szerokość mierzona pomiędzy ścianami północną i południową wynosi 25 metrów. Wejście do świątyni prowadzi przez kruchtę znajdującą się przy południowej nawie. 

Jest to kwadratowa budowla o ściętych narożnikach, nakryta płaską kopułą z obeliskiem na szczycie. 
Od południa i wschodu w wejściach znajdują się ogromne kute drzwi. 

W ścianie zachodniej kruchty - ołtarz. Na narożnej ścianie, po lewej stronie portalu[4] wejściowego, znajduje się brązowa płyta umieszczona na pamiątkę ogłoszenia breve[5] papieskiego 3 listopada 1996 roku, nadające miechowskiemu Sanktuarium miano Bazyliki Mniejszej.

 Z kruchty do kościoła prowadzi wejście przez barokowy marmurowy portal z 1714 roku. Nawa główna kościoła, wysoka na 25 i długa na 50 metrów, ma kolebkowe sklepienie z lunetami oparte na pojedynczych i podwójnych gurtach,[6] otwarta do naw bocznych arkadami filarowymi. 

Wzdłuż nawy biegnie piękny profilowany gzyms.[7] Tęcza wyodrębniona opilastrowanymi filarami przyściennymi.

 Prezbiterium wyraźnie wyróżnione ma podniesioną posadzkę oddzieloną od reszty nawy kamiennym progiem, wieloboczne, zamknięte. Ściany podzielone gzymsem na dwie kondygnacje: w górnej części rozdzielone pilastrami i balkonikami, w dolnej - podział ramowy. 

W posadzce prezbiterium[8] znajduje się płyta okuta miedzianą blachą z napisem: D.O.M. SEPULCRUM GENERALIUM ET FRATRUM MISTOMUSS SEPULCRIS HIEROSOLIMITANI MDCCXCIII Pod nią znajduje się wejście do podziemi kościoła zawierających szereg krypt[9] grobowych, w których pochowani są miechowscy zakonnicy.

 Krypty grobowe łączą się z szeregiem korytarzy prowadzących pod kościołem, a także wychodzącym poza jego obręb. W latach 20-tych ubiegłego wieku, podczas prac remontowych, można było dobrze zachowanym chodnikiem obejść miechowski Rynek. 

Podziemia były wybudowane dla celów bezpiecznego opuszczenia miasta w razie napadów, jakie miały miejsce w wiekach średnich. Wyjście z podziemi prowadziło do majątku Wielko-Zagórze (obecnie Park Miejski).

 Drugie wyjście znajdowało się na przedmieściu Janów u podnóża wielkiej skarpy na której stoi kościół i klasztor. 

W roku 1981, w czasie wykonywania prac przy ogrzewaniu kościoła, wejścia do korytarzy - ze względu bezpieczeństwa - zamurowano, a część podziemi przerobiono na komory grzejne. 

Nawa główna zakończona jest od zachodu ścianą kamienną, murowaną z ciosów o charakterystycznej romańskiej konstrukcji. Nad niszą, mieszczącą średniowieczny fresk, znajduje się okrągłe romańskie okienko z ozdobą w formie czterolistnego przeźrocza.

 Ściana ta pochodzi prawdopodobnie z dawnego romańskiego kościoła. Przez całą zachodnią ścianę kościoła przechodzi chód muzyczny oparty na opilastrowanych filarach biegnących linią falistą. Nawy boczne, połączone z nawą główną kolumnadą arkadową, są jednakowej długości. 

Nawa południowa, ścianę ołtarzową ma wspólną z przedsionkiem dodatkowego wejścia do nawy głównej prowadzącego od strony południowej tak zwanym "babińcem".