Katedra Plasencia składa się z dwóch budynków - kościoła św. Marii, zwanego Starą Katedrą, w którym obecnie mieści się muzeum katedralne oraz tzw. Nowej Katedry. Pierwsza z nich została zbudowana w XIII w., a w jej architekturze widać interesujące przejście stylu romańskiego w gotycki. Z kolei nowszą świątynię wzniesiono w XV-XVI w. w mieszance stylu gotyckiego i renesansowego.
Z zewnątrz katedra ma dwie renesansowe fasady w stylu plateresco. Główna fasada została wykonana w 1558 r. przez Juana de Álava. Jest podzielona na cztery sekcje. Brakuje w niej posągów, na które przygotowano miejsce, ale które nigdy nie zostały wyrzeźbione. Druga fasada, autorstwa Diego de Siloe, powstała w latach 1538-1548.
Wewnątrz świątyni znajdują się trzy nawy, każda o wysokości 26 m. Podczas zwiedzania katedry warto zwrócić szczególną uwagę na XV-wieczne stalle chóralne, tron biskupi wykonany przez rzeźbiarza Rodrigo Alemána oraz ołtarz główny autorstwa Gregorio Fernándeza.