In data 21 Dicembre 1063, i re Ferdinando I e Sancha consacrano la chiesa antica, della quale si conservano la parete nord, la parete ovest e la porta occidentale, murata. Doña Urraca, sua figlia, inizia e costruisce in gran parte la chiesa attuale, opera che dopo la sua morte nel 1101, proseguiranno Alfonso VII e sua sorella, l’Infanta Sancha; l'opera sarà affidata all'architetto Pedro Deustambem. 

Si tratta di un tempio a tre navate con cupola formata da tre absidi. La Capilla Mayor (1513) è uno spazio coperto da una volta a crociera con nervature, opera di Juan de Badajoz, el Viejo. Il retablo risale al XVI secolo. Presenta un variegato programma iconografico: Vita della Vergine, Passione di Cristo, Vita di San Tommaso e apostolato. Al centro dell'Altar Mayor c'è il trono dove, per privilegio immemorabile, è permanentemente esposto il Santissimo Sacramento. All'interno del tempietto in lamina d'argento, un ostensorio; sotto, l'arca-reliquiario del corpo di San Isidoro datata 1847. Colonne, porte e finestre sono esornate, sia all'interno sia all'esterno, con capitelli, imposte a scacchi, greche di motivi vegetali, trecce ecc. 

La porta principale del tempio è denominata Puerta del Cordero in quanto questo è il tema principale che appare nel timpano, l'Agnello Mistico sorretto dagli angeli, il sacrificio di Isacco, Sara alla porta della bottega, Ismael l'arciere a cavallo che attraversa il deserto. A sinistra figura San Isidoro, a destra San Pelagio. A completare il programma iconografico, il re Davide, cinque musicisti e i segni zodiacali. Puerta del Perdón è il nome dato al portale del transetto sud che è dedicato ai pellegrini. Un cane e un leone, guardiani del tempio, sostengono il timpano con la Deposizione dalla Croce, le Marie al sepolcro e l'Ascensione. Su entrambi i lati dell'arco appaiono San Pietro e San Paolo. 

Tuttavia, ciò che da sempre ha attratto il popolo di León verso la Basilica è la presenza permanente del Santissimo Sacramento esposto solennemente, per privilegio immemorabile. Non sappiamo precisamente da quando ma nel XVI secolo già c'era. Ciò implica che in pratica la Basilica resta aperta ai fedeli giorno e notte.