La construction de la basilique s'étale sur plus d'un siècle, de 1549 à 1695 et à impliqué plusieurs architectes. Bien qu'elle soit à l'origine projetée dans le style renaissance, la majeur partie des travaux (notamment la partie supérieure de la façade et les portails) sont entrepris au XVII siècle dans le nouveau style baroque. La partie inférieure de la façade est construite dans le style classique de la Renaissance lors de la première phase des travaux (1549 à 1580) ainsi que la coupole, à la croisée du transept, qui est achevée en 1590. Ces premiers travaux sont dus à Gabriele Riccardi, premier architecte célèbre de Lecce et précurseur du baroque. Une seconde tranche de travaux, à partir de 1606, voit l'adjonction des trois portails baroques de la façade : ils sont l'œuvre de Francesco Antonio Zimbalo, premier architecte purement baroque de Lecce. Cependant la partie la plus extravagante de la façade, c'est-à-dire la partie supérieure (au-dessus du balcon ouvragé) avec la rosace (terminée en 1646) est l'œuvre de Cesare Penna et de Giuseppe Zimbalo, ce dernier ayant aussi établi les plans du Palais des Célestins attenant.
L'intérieur de l'église est plus sobre car il a d'abord été construit, à la fin du XVI siècle, dans un style encore marqué par la Renaissance et où le baroque ne fait que pointer. Néanmoins, à part les colonnes classiques, l'intérieur lui-même a été profondément remanié à l'époque baroque comme en témoignent les autels des chapelles (dix-sept en tout), qui sont avec la façade les éléments les plus ornés et extravagants de la basilique. Leur raffinement est l'une des caractéristiques du baroque de Lecce et, avec les façades des églises, ce sont les éléments architecturaux auxquels les architectes ont accordé le plus d'attention et de travail. Deux de ces autels ont d'ailleurs été réalisés par des architectes ayant travaillé sur la façade de l'église : un est signé par Francesco Antonio Zimbalo tandis qu'un autre est l'oeuvre de Cesare Penna. La construction des chapelles latérales s'est poursuivie jusqu'au XVIII siècle, toujours dans le style baroque local.
La voûte de la nef est recouverte d'un plafond à caissons en bois richement orné de dorures du XVII siècle. Plusieurs toiles de maîtres de l'école de Lecce des XVI, XVII et XVIII siècles, notamment de Oronzo Tiso, ornent les autels des chapelles.
