Antes de la construcción de la catedral, la iglesia de San Pedro y San Ildefonso era el templo más importante de la ciudad.

Con aparatosa cabecera de triple ábside semicircular, el templo, en origen románico, cuenta con una magnífica portada a mediodía que remata en arquería ciega a imitación de la catedralicia del Obispo.

El interior revela el mecenazgo del cardenal Meléndez Valdés (1496), modificando completamente las tres naves tardorrománicas, sobrealzando la caja de muros, trabando contrafuertes más potentes, trazando un gran arco escarzano en el tramo del presbiterio para presentar las reliquias de San Ildefonso y San Atilano, y nuevos pilares sobre los que apoyan bóvedas que en el siglo XVIII amenazaban con hundir los exhaustos muros. Fue entonces necesario trazar arbotantes hacia el sur, un estribo calado en el ángulo noroccidental y socalzos a los pies, al tiempo que se alzaba una nueva portada occidental con robusta complexión heráldica y un nuevo cuerpo de campanas sobre la vieja torre medieval.

En el cuerpo bajo de la torre conserva una pintura mural con una déesis del siglo XIV y otro fragmento con una Santa Catalina del siglo XVI en la capilla lateral meridional).

Es Monumento Nacional desde el año 1974.