Il s'agit de l'ancienne cathédrale de Madrid et elle a rempli cette fonction jusqu'à la fin des travaux de la cathédrale de la Almudena. Sur son maître-autel repose le sépulcre de San Isidro (saint Isidore), patron de la ville.

Située dans le quartier de La Latina, l'église fut dessinée par le jésuite Pedro Sánchez vers 1620, sur le modèle de l'église du Gesú de Rome. En 1769, Ventura Rodríguez a conçu un nouveau presbytère et le retable du maître-autel. Elle a reçu le titre de cathédrale de façon provisoire lors de la création du diocèse de Madrid-Alcalá en 1885, titre perdu en 1992 au moment de la consécration de la cathédrale de la Almudena.

Elle a la forme d'une croix latine, avec une seule nef et des chapelles latérales un transept saillant et son chevet est plat. Les chapelles présentent une alternance de formes carrées et rectangulaires et sont reliées entre elles. Le traitement de l'espace intérieur est d'une grande richesse visuelle, aussi bien en raison de la structure et du rythme des chapelles et des tribunes, combinant des arcs déprimés et des arcs en plein cintre, que de la riche décoration œuvre de Ventura Rodríguez au XVIII^e siècle. La façade ressemble à celle d'un édifice civil et en particulier à un palais. Elle est surmontée par deux tours de forme carrée qui n'ont jamais été terminées.

Elle a été incendiée en 1936, ce qui a entraîné la destruction quasi totale des toits et l'effondrement de la coupole centrale ; elle a été reconstruite et restaurée après la Guerre civile par Javier Barrosso, qui en a profité pour achever les tours.