El templo fue ocupado por las tropas francesas durante la Guerra de la Independencia Española, que lo destinaron a hospital militar y presidio.Posteriormente, en 1835, la Desamortización lo puso en manos del Estado, perdiendo parte de su anterior esplendor.El eje longitudinal en la nave central mide 72,15 m. Las dos naves laterales se rematan en su cabecera con capillas absidiales de planta cuadrada, que son precisamente los únicos restos que quedan de la primitiva iglesia del siglo XIII, mientras que la nave central la cierra un ábside muy desarrollado en altura y anchura, cumpliendo la función de capilla mayor.La capilla mayor presenta aspecto de fortaleza y por su altura contrasta enormemente con el resto del templo.Está reforzado con seis contrafuertes, que rematan pináculos circulares, y coronado por una balaustrada.En sus lados se abren tres ventanales renacentistas y numerosos escudos nobiliarios.Frente al ábside, en la calle ajardinada, se yergue una escultura del santo fundador, obra del artista Mariano Timón, en la que se recuerda a santo Domingo como alumno y maestro de la Universidad de Palencia.En la nave de la Epístola (sur) se abre una portada tardogótica de finales del XV o principios del XVI con arcos conopiales en intradós y trasdós, que flanquean pilastras aciculares.En el tímpaño se observan tres pequeñas hornacinas vacías de los bultos que debieron contener.[1] El retablo mayor, que recuerda por su magnificencia al mayor de la Catedral de Palencia, es una obra plateresca del siglo XVI y suele atribuirse a Felipe Vigarny y su escuela.Esta disposición genera numerosos compartimentos que ocupan diez grupos escultóricos, ocho de ellos en relieve y marco cuadrado, y dieciséis esculturas exentas colocadas en hornacinas aveneradas.Es obra probable de Francisco Giralte, quien la terminó en 1557, y en el pasado fue atribuida erróneamente al escultor Alonso Berruguete, maestro del anterior.Contiene el sepulcro del deán Gonzalo Zapata, con bulto yacente bajo arco ojival, en cuyo frontal se aprecia su escudo de armas sostenido por ángeles.
