La fábrica de la Iglesia es de mampostería y la fachada principal, la de la capilla lateral y el campanario de sillería. También, según la costumbre de la época, se emplearon materiales de otras construcciones anteriores, por ejemplo de la primera iglesia de la Natividad de Nuestra Señora, que a su vez utilizó los materiales de la primitiva mezquita.
El templo es de planta aparente de cruz latina, pero en todo su conjunto es de planta poligonal, formada por un rectángulo con salientes del cuerpo principal de la iglesia y un cuadrado añadido que contiene la sacristía y la capilla de La Comunión. La nave del templo cuenta con cuatro puertas: la puerta principal, la lateral, la de la sacristía y la de la capilla.
La fachada principal cuenta con portada con dos pedestales salientes sobre los que descansan sendas columnas corintias que flanquean la puerta principal. El frontis dintelado se enmarca con volutas de orden decreciente y en el centro del dintel una cartela con las armas de San Pedro, la tiara pontificia y las dos llaves cruzadas. Sobre ella, hornacina rematada en forma de concha con la imagen de San Pedro sedente en actitud de bendecir, revestido con capa pluvial y estola y tocado con la triple corona. En su mano izquierda mantiene las llaves y el Evangelio. Es obra de Gaspar Vicent. Sobre la hornacina escudo “Ave María”. En la parte superior, vano rectangular enmarcado, con vidriera policroma con el santo, y sobre él un ojo de buey. La fachada está rematada con un frontón de hastial escalonado.
A la derecha se adosa la torre del campanario, de tres cuerpos divididos por cuatro tramos en disminución. El primero es de sobria decoración, con dos vanos rectangulares con frontón partido, el primero recto y el segundo curvo, y un tercer vano ojo de buey. El segundo cuerpo consta de cuatro arcos, uno en cada cara, enmarcados por pilastras corintias, con cabeceros semicirculares y claves enjutas. En él se encuentran las campanas mayores. El tercero sigue los mismos cánones, acabado con frontones partidos. Contiene las campanas pequeñas. Toda la torre se remata con una cúpula ovoide sostenida por columnas y coronada.
El acceso al interior del templo presenta un atrio con tres puertas que dan paso a una nave de bóveda de cañón con arcos, lunetos y ventanales rectangulares. A ambos lados de la nave se abren capillas laterales con arco de medio punto, separadas por los contrafuertes de la primitiva iglesia.
A partir del crucero se prolonga la nave central, con dos medias naves laterales. En la de la Epístola se abre la puerta de la sacristía, y por el brazo del crucero del mismo lado se accede a la Capilla de La Aurora, por un arco de medio punto con cancela de madera y rejería. En el otro trasepto del crucero, el de El Evangelio, se encuentra la puerta lateral del templo, con decoración barroca en su interior coronando el cancel de madera. Cuatro arcos torales en el crucero sostienen la cúpula, profusamente decorada. En las pechinas están representados los evangelistas y en el achatado tambor se abren cuatro vidrieras con la Trinidad, El Corazón de Jesús, La Inmaculada y Santa María Magdalena. Un pasillo con balaustrada recorre la circunferencia de la cúpula.
La decoración del templo es propia del Barroco, con profusión de escudos, cartelas, anagramas y bandas decoradas. En la nave, los contrafuertes de la fábrica son enmascarados por pilastras corintias que sostienen un arquitrabe. Por encima de éste, un friso de volutas rematado por dentículos y una cornisa que sostiene un pasillo con balaustrada, al igual que la cúpula. Los distintos altares son de orden grecorromano, siendo esta su disposición: Entrando por el lado del Evangelio capilla bautismal, capilla de María Auxiliadora, capilla de Nuestra Señora de la Fe y capilla de Nuestra Señora de los Dolores, a cuyos pies se encuentra el Cristo Yacente. Por el lado de la Epístola, capilla de la Virgen del Pilar, flanqueada por San Roque y Santa Rita, y a los pies imagen “dormida” de la Virgen de la Asunción. A continuación, la capilla de Santa María Magdalena, Patrona de Novelda, y capilla del Sagrado Corazón de Jesús. En las dos medias naves adosadas al presbiterio, en el lado de la Epístola, altar de la Virgen del Remedio y altar de Nuestro Padre Jesús Nazareno. En la otra nave, altar de la Virgen del Carmen, altar de San Antonio Abad y altar de la Inmaculada.