A Igreja apresenta uma planta em cruz latina, composta por três naves à mesma altura (igreja salão), reunidas por uma única abóbada polinervada assente em seis pilares de base circular.
Quando se entra, encontram-se os túmulos de Vasco da Gama (sub-coro esquerdo) é de Luís de Camões (sub-coro direito), ambos do século XIX, do escultor Costa Mota (tio). Continuando, na parede norte, podem apreciar-se os confessionários e, no lado sul, os janelões decorados com vitrais da autoria de Abel Manta é execução de R. Leone (já do século XX).
A abóbada do cruzeiro cobre, de um só voo, uma largura de 30 metros. Representa "a realização mais acabada da ambição tardo medieval de cobrir o maior vão possível com o mínimo de suportes" (Kubler). Neste espaço livre, em que se encontra toda a simbologia régia, a profusão de ornatos atinge o seu auge.
No braço esquerdo do transepto estão sepultados os restos mortais do Cardeal-Rei D. Henrique é os dos filhos de D. Manuel I. No braço direito do transepto encontra-se o túmulo do Rei D. Sebastião é dos descendentes de D. João III.