El crucero y la capilla mayor responden a una reforma renacentista de la segunda mitad XVI, cubriéndose los brazos por bóvedas de medio cañón y la capilla mayor por bóveda abocinada.
En la segunda mitad del siglo XVIII, y a consecuencia de los daños producidos tras el terremoto de Lisboa, se realizaron diferentes obras de restauración que se prolongaron hasta 1809.
Durante este tiempo se renovaron cubiertas, bóvedas y decoración interior. Se construyeron los últimos cuerpos de la torre y el coro, y se repararon fachadas y portadas.
En su exterior destaca la torre-fachada, que alberga la portada en su zona baja. Esta se compone de dos cuerpos sustentados por columnas jónicas de fuste estriado que albergan hornacinas, estando el segundo cuerpo rematado por un frontón curvo. El diseño se atribuye a Hernán Ruiz II.
Los cuerpos de campanas son de planta cuadrada, con vanos de medio punto, quedando rematado por un capitel piramidal, recubierto de cerámica.
De su abundante imaginería cabe destacar San José con el Niño, de Francisco de Ocampo, realizado en 1622, la Virgen del Rosario del S. XVI, que obtuvo el premio en la Exposición Mariana Iberoamericana de Sevilla, el Dulce Nombre, de Martínez Montañés y la titular del Templo, Santa María de las Virtudes, de Juan de Astorga.
Su magnífico retablo barroco, ejecutado en madera de pino de Flandes sin policromar, se compone de banco, dos cuerpos y ático. Los cuerpos se dividen en tres calles, separadas por columnas salomónicas y fue construido por Francisco de Rivas en 1678 , siendo sus esculturas de Pedro Roldán.
Tanto las calles extremas de los laterales como el recubrimiento de la bóveda fueron realizados a mediado del siglo XVIII.
En el banco, adornando las cuatro esquinas del sagrario, hay cuatro columnas salomónicas de orden corintio de pequeño tamaño, soportando dos en cada lado, las hornacinas en las que se hallan los Santos Evangelistas. El interior del sagrario está adornado con casetones de tipo renacentista y dorado.
El primer cuerpo está sostenido por cuatro ménsulas de angelotes, encontrándose las grandes columnas salomónicas situadas en las entrecalles frontales. Encabezando las cajas de las calles hay óvalos afestonados. La hornacina central giratoria del primer cuerpo, se soporta en dos pequeñas columnas estípites.
La pequeña cúpula donde se aloja la Virgen, atribuida a Alonso Cano, se remata con un arco afestonado y otro superior angelado, existiendo detrás una gran concha. La zona posterior de dicha hornacina se utilizaba para la exposición del Santísimo.
El segundo cuerpo está soportado por dos pequeñas columnas salomónicas, con cuatro florones distribuidos a ambos lados de la hornacina central.
Las cajas son dinteladas, y el altorrelieve central está rematado con un arco trebolado. En el ático se distribuyen casi simétricamente dos ángeles que sostienen el anagrama de la iglesia, y a los lados, encabezando las calles laterales, dos grandes óvalos afestonados, sujetados por dos ángeles cada uno.
La bóveda está dividida en cinco hemisferios con ornamentos vegetales y, a su vez, divididas en dos zonas: la superior con decoración vegetal y la inferior con cuatro altorrelieves de los Evangelistas, enmarcados cada uno en un óvalo, reservándose el central para el anagrama de Maria.
Los extremos de la cúpula están rematados por encajes y festones. En los últimos años han sido restaurados el retablo y el techo entre otras partes del templo.
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