La iglesia se encuentra más baja que el nivel de la calle y se comenzó a construir entre finales del siglo XIV y principios del XV. Su planta resulta muy original debido a que está constituida por dos naves rectangulares gemelas y paralelas, pero de desigual altura, comunicadas por un arco apuntado. El coro se sitúa a los pies del templo y separado de éste por las características rejas de clausura.
Las dos naves conservan techumbres originales del siglo XV típicas del arte mudéjar: armaduras de madera del tipo par y nudillo con tirantas pareadas sobre canes de perfil lobulado. La techumbre de la nave de la epístola lleva decoración policroma de lazo octogonal y mocárabes completado con elementos decorativos vegetales, epigráficos y heráldicos. La techumbre de madera de la nave principal quedó inacabada (en blanco). El espacio del coro adyacente también fue construido en la misma época que la de la iglesia y con el mismo estilo. En el siglo XVIII este espacio quedaría desvirtuado con techos raso de escayola que esconden las armaduras de madera mudéjares.
La primera nave cuando se accede al templo, o nave de la epístola, presenta en su cabecera la Capilla de Santo Tomé o Capilla del Arcediano, por contener el enterramiento de este religioso. El arcediano era Juan de Morales, quien ostentó el cargo de deán de la catedral de Sevilla, canónigo de la catedral de Toledo y arcediano de Guadalajara. En 1478 este eclesiástico compró la capilla para ser enterrado en ella junto con sus padres. En el centro de la capilla, exento, se encuentra el sepulcro del arcediano. Es un sarcófago realizado en mármol blanco, decorado con follaje y el escudo familiar repetido tanto en la cabecera –sostenido por leones- y en los pies sostenido por dos galgos con collares. Varios leones sobresalen en los laterales. Sobre el sarcófago la estatua yacente del finado revestida con las insignias sacerdotales, las manos unidas en actitud orante sosteniendo un breviario y a los pies un perro indicando fidelidad. En la pared, en un arcosolio, las tumbas de sus padres Juan Fernández Morales y María Fernández Sedena.
En la cabecera de la nave del Evangelio se sitúa la capilla mayor del templo. Su actual configuración es barroca, diseñada por el arquitecto Jorge Manuel Theotokopoulos, el hijo del Greco. El retablo mayor fue contratado en 1622 participando en su realización varios artistas: el diseño (una estructura muy clásica y sencilla) se debe a Jorge Manuel, la escultura al artista Juan Fernández, el pintor Diego de Aguilar realizó el dorado y estofado de las esculturas y el pintor Luis Tristán, el principal discípulo del Greco, la elaboración de los lienzos con los ciclos dedicados a la Virgen y a Cristo. La hornacina central del retablo presenta una escultura de bulto redondo de la santa fundadora, Santa Clara, vestida de monja abadesa con un báculo y su símbolo iconográfico: el Ostensorio o Custodia.
En 1891 se sustituyó el Sagrario histórico del retablo, de estilo barroco, con espejos y sistema giratorio, siendo incorporado el actual en el siglo XX.