Está situada en la calle del Sacramento, frente al Palacio de los Consejos.

Desde 1986 es la Catedral de las Fuerzas Armadas de España y en su interior alberga la propia catedral, la sacristía, salones, las oficinas pertenecientes al Arzobispado castrense de España, así como diversas reliquias de gran valor, entre las que destaca la lanza noble, atribuida su pertenencia al Flamen martialis Marco Emilio Régilo, d. 204 a. C. La catedral es gestionada y administrada por un rector, capellán castrense con la consideración de Coronel (divisa Coronel Capellán), y asistido por un militar auxilar cristiano.

El techo del pórtico muestra grupos de ángeles que juegan con largas filecterias alusivas a la Eucaristía.

Pese a diversos avatares sufridos con el paso del tiempo (fue dañada durante la Guerra Civil y restaurada posteriormente por Fernando Chueca Goitia) conserva prácticamente intacta su estructura y decoración.

En su interior alberga la propia catedral con el atrio, la Capilla del Santísimo, la sacristía, los salones y las oficinas pertenecientes al Arzobispado Castrense de España.

En su interior se encuentran sepultados los restos mortales de los anteriores vicarios generales castrenses Luis Alonso Muñoyerro y José Ángel López Ortiz.