L'abside et la façade latérale nord, ainsi que le clocher à l'ouest, sont parfaitement visibles depuis la place. Les murs portent la trace des multiples remaniements effectués. Le toit à décrochement montre la disposition intérieure de la nef centrale et ses bas-côtés. Jusqu'en 1867 une toiture à deux pentes reposait sur les murs gouttereaux rehaussés en brique, avec des espacements qui donnaient l'illusion d'une église fortifiée, avec des créneaux. Sur la façade nord, percée de quatre petites fenêtres en plein cintre, entre les contreforts, se trouve un portail du XVIIe siècle, construit en remplacement d'un portail roman détruit. Il est flanqué de deux dais qui ne semblent jamais avoir abrité de statues. Il présente un arc brisé en accolade. Le tympan porte un chrisme du XIIe siècle, sans doute provenant du portail primitif, taillé dans un bloc de marbre carré et présentant dans son décor les caractéristiques de la sculpture toulousaine. Un tourelle en saillie abrite un escalier menant aux tribunes.
Le chevet a lui aussi été fortement remanié. Il est surmonté d'une petite tour carrée sans utilité précise, dont les ouvertures et le décor ont été réalisés au XIXe s.
Le clocher, à toiture octogonale, fut démoli en 1804 à 4 m au-dessus de la toiture de l'église. On lui substitua un toit très plat, soutenu par une charpente à claire-voie sur deux côtés. En 1874, on élève les trois étages supérieurs et la flèche pyramidale, qui porte la hauteur du clocher à 45 m. La petite porte à la base du clocher, très endommagée en 1569, a été refaite au XIXe s.
Le clocher comprend 21 cloches. Dix-sept ont été fondues en 1879, dont la plus grosse, Gaudense, pèse 1130 k. Parmi les autres, figure la plus ancienne du département, datée de 1356.
Sur la façade sud était adossé le cloître, démoli en 1810. Des vestiges de la salle capitulaire et de la maison épiscopale subsistent dans le bâtiment voisin. Dans le mur de l'église on peut voir des remplois de pierres gallo-romaines.
La collégiale présente une nef à collatéraux, avec une longueur totale de 40 m, une largeur de 21m, et une hauteur sous voûte de 16 m. La nef se compose de cinq travées inégales, sous une voûte en berceau sur doubleaux reposant sur des piles cruciformes, avec des colonnes entre les grandes arcades et vers la nef, et un pilastre vers les collatéraux, qui sont, eux, voûtés en quart de cercle. Le chœur possède deux travées inégales, à bas-côtés couverts de voûtes d'arêtes, surmontés de tribunes, l'abside et les deux absidioles ont une voûte en cul de four. Les chapiteaux, œuvres des tailleurs de pierre aragonais et navarrais, sont parmi les plus beaux de la sculpture romane des débuts. Très détériorés par l'incendie de 1569, ils ont subi des grattages et nettoyages trop radicaux au XIXe s.
La nef est dépourvue de tribunes, les chanoines ayant dû y renoncer pour des raisons budgétaires.