Kielce miały już wtedy parafialny kościół św. Wojciecha, wokół którego rozłożyło się miasto lokowane. Gdy Kielecczyzna przeszła na własność biskupów krakowskich, nowa kolegiata dała początek "miastu kościelnemu" - obok kościoła wybudowano wtedy też domy dla prałatów, kanoników i wikariuszy.

Z kształtów starej romańskiej bazyliki po przebudowach niemal nic nie zostało. Na początku XVI wieku dobudowano do prezbiterium zakrystię i kapitularz, a pod koniec tegoż wieku wydłużono nawę i rozszerzono świątynię. Kościół przyjął formę krzyża, którego poprzeczne ramiona stanowiły wieże z małymi bocznymi nawami.

Wieże rozebrano w 1719 r., w czasie kolejnej przebudowy. Potem kolegiatę połączono krytym przejściem z pałacem biskupim i kościołem Św. Trójcy. Mury, które otaczały kościół i korytarz do pałacu, rozebrano w latach 20. XIX wieku. Prace budowlane z tego właśnie okresu nadały świątyni współczesny wygląd.

Dziś, po pracach konserwacyjnych przeprowadzonych przez proboszcza ks. Stanisława Kowalskiego, wnętrze katedry lśni nowym blaskiem. Widoczna stała się zwłaszcza polichromia wnętrz, wykonana w 1898 r. przez malarzy krakowskich.

Obecne wyposażenie katedry powstało w większości w XVIII stuleciu. Z tego czasu pochodzi m.in. późnobarokowy ołtarz główny, z powstałym w 1730 r. w Rzymie obrazem Wniebowzięcia Najświętszej Marii Panny. Z dawnego wyposażenia zachował się m.in. nagrobek Elżbiety Zebrzydowskiej, zmarłej w 1553 r. matki biskupa krakowskiego Andrzeja, wykonany w warsztacie włoskiego twórcy Jana Marii Padovano.

Z ok. 1600 r. pochodzi obraz Matki Boskiej Łaskawej Kieleckiej, ofiarowany kolegiacie w 1626 r., kiedy powstało Bractwo Różańcowe. Obraz od początku otaczano wyjątkową opieką i kultem. Już w 1636 r. ozdobiły go m.in. srebrne i złocone korony, zawieszano przy nim wiele cennych przedmiotów, w dowód czci i wdzięczności za okazane łaski. 3 czerwca 1991 r. obraz ukoronował papież Jan Paweł II w czasie mszy na lotnisku w Masłowie.

Wśród interesujących dzieł sztuki warto też zwrócić uwagę na wykonany ok. 1500 r. w warsztacie małopolskim tryptyk, ofiarowany katedrze przez rodzinę Antoniego Tańskiego i umieszczony w katedrze w 1953 r. W części środkowej tryptyku znajduje się scena Koronacji Matki Boskiej, na skrzydłach zaś pokazano patronów Polski: św. Wojciecha oraz św. Stanisława ze Szczepanowa.

Na ścianie katedry znajduje się marmurowa tablica - unikalny zabytek okresu Oświecenia. Ufundował ją w 1782 r. ksiądz prymas Michał Poniatowski, przewodniczący Komisji Edukacji Narodowej - po to, by tablica spełniała rolę elementarza i wzorca miar długości dla ludności. Podaje m.in. polskie jednostki długości, ciężaru i powierzchni, przedstawiając podstawowy wzorzec miary długości - łokieć koronny, wzorzec stopy paryskiej i angielskiej, oraz litery alfabetu.

Pierwotnie wokół kolegiaty istniał cmentarz parafialny (z końca XII w.), zamknięty w 1795 r. W północno-zachodnim narożniku dawnego cmentarza zbudowano w latach 1753-1760 z fundacji kanonika Józefa Rogalli niewielką kaplicę, zwaną Ogrójcem.

W 1970 r., na osiemsetlecie swego istnienia, kościół otrzymał tytuł bazyliki mniejszej, o czym przypomina tablica wmurowana w ścianę obok głównego wejścia do kościoła, od strony pałacu biskupów krakowskich.