L’austérité de son aspect extérieur, due au fait qu’il était inclus dans les murs de la ville, ne laisse pas deviner la beauté et la richesse de son intérieur. Cette église présente un splendide ensemble gothique, le plus important de la ville après la cathédrale.
La première phase du temple a été réalisée au XIIIe siècle, mais c’est aux XVe et XVIe siècles, lorsque la ville a connu sa période de splendeur, que le second et définitif remodelage a été effectué. Pendant cette période, de magnifiques chapelles sépulcrales ont été construites par des artistes tels que les Colonia, Juan de Vallejo, Felipe Vigarny, Gil et Diego de Siloé. Les chapelles de la Nativité de Marie, de Notre-Dame du Bon Matin et la chapelle des Rois se distinguent.
La chapelle principale possède un retable du XVIIe siècle réalisé par Policarpo de la Nestosa. La partie centrale est occupée par une grande peinture du XVIIIe siècle représentant Saint Gilles, œuvre du peintre de Burgos Martínez Barranco. De même, des deux côtés, nous trouvons Ferdinand III, le Saint, et son cousin Saint Louis de France. Le retable est couronné par un crucifix du XVIIe siècle.
Les vitraux de l’abside ont été réalisés en 1928. Celle de gauche représente le miracle des saintes gouttes et celle de droite montre saint Gilles nourri par la biche.
Le Saint Christ de Burgos ou des Saintes Gouttes est vénéré ici. Cette image se trouvait dans le couvent aujourd’hui disparu de la Sainte Trinité. Avec la confiscation de Mendizábal, en 1835, les moines ont été expulsés et l’image a été transférée à l’église paroissiale de Saint Gilles.
À côté de l’église se trouve l’arc de Saint Gilles, qui a servi de tour de défense et de prison jusqu’au XVIe siècle.