Santa Maria katedrala Pompaelo hiri erromatarreko foroa egon zen tokian eta desagertutako XII. mendeko fabrika erromanikoaren gainean eraiki zuten, lan gehienak XV. mendean zehar garatu zirelarik. Gurutze latindarreko oinplanoa du, sei ataleko hiru naberekin, transeptu markatua gehi burualde sakon bat, girola eta lau kapera erradialekin. Burualde honen disposizioa benetan orijinala da, kaperen kopurua bikoitia delako, eta ondorioz elizaren ardatzean ez dagoelako kapera erradial bat baizik eta bi kaperen arteko pilarea. Modu honetan ibaiaren gaineko malkarrera gehiegi ez hurbiltzea bilatu zuten.
Altxaera sinplea du, arku formeroen gainetik leihoak soilik daudelako, goi galeriarik gabe. Normala den bezala, diseinu ezberdineko gurutze gangekin estalita doaz eremu guztiak, erdiko nabea, albokoak, transeptua, girola eta kaperak. Elizaren inguruan, gainera, garai ezberdineko beste dependentzia batzuk daude.
Fabrika honek XVIII. mendeko aurrealde neoklasikoa du, Ventura Rodríguezek egina, lehengo fatxada erromanikoa garai horretan erori zelako. Aipatzekoa da, baita ere, katedraleko klaustro gotikoa, XIV eta XV. mendeetan egina. Eskulturari dagokionez, Anparoren Atea eta Ate Preziosoa nabarmendu daitezke, biak klaustroan irekita eta biak XIV. mendekoak.