As obras de construção da igreja foram demoradas. Tiveram início em 1732, prolongando-se até 1749, com uma interrupção entre 1734 e 1745 e mudanças de rumo quanto a alguns aspetos estruturais e da configuração final do edifício, ficando a fachada terminada em 1750. A primeira missa foi celebrada em 1748, com o templo ainda por terminar, mas a sagração só teria lugar muitos anos depois de terminado o conjunto, em 1779. A igreja foi construída essencialmente em granito e apresenta uma nave única, coberta por cúpula, com o brasão da Irmandade dos Clérigos ao centro. A planta é elíptica e nas duas paredes laterais abrem-se dois púlpitos de pregação e quatro altares – altar do Santíssimo Sacramento, de Nossa Senhora das Dores (ou do Senhor morto), de Santo André Avelino e de São Bento. A opção pelo abandono de duas torres laterais, inicialmente previstas no alinhamento dos púlpitos, obrigou a um reforço estrutural, determinando a construção de paredes exteriores duplas, mais estáveis, com corredores de passagem em serventia rodeando a nave, que permitem aceder a zonas mais elevadas como o coro-alto e disfrutar da visão interior da nave e da capela-mor a partir de pontos de vista inesperados. A capela-mor, oblonga, foi alvo de diversas modificações importantes a partir de 1750 – aquando da construção do corpo central, entre a igreja e a torre –, e acolhe um altar-mor em mármore de várias cores, de inspiração rococó e com risco de Manuel dos Santos Porto (executado entre 1767 e 1780), onde se destaca, ao centro em posição elevada, a imagem de Nossa Senhora da Assunção e, nos flancos, as imagens em madeira policromada de São Pedro ad Vincula e S. Filipe Néri. De um lado e de outro da capela-mor localizam-se, em posição simétrica, cadeirais em madeira de Jacaranda ricamente trabalhada (1774-1777) e, acima deles, dois órgãos ibéricos de talha barroca (1774-1779) que permanecem funcionais no presente. Estilisticamente o edifício revela o domínio de fontes do classicismo romano seiscentista, que Nasoni adequa à ambiência, aos gostos e materiais disponíveis, sem deixar de seguir, na estrutura oval da nave e no barroquismo da fachada, modelos romanos – de Carlo Rainaldi, em Santa Maria in Campitelli, por exemplo - completamente invulgares no panorama construtivo portuense da época. A fachada é relativamente estreita, o que acentua a sua altura e monumentalidade, apresentando uma composição cenográfica que encobre o corpo da igreja e tira partido de um amplo leque de elementos decorativos de cariz tardo-barroco (comuns à formação pictórica de Nasoni); é antecedida por uma escadaria dupla de lanços cruzados que permite o acesso à Capela da Senhora da Lapa, situada por baixo da igreja e que em tempos terá servido de casa mortuária. Encimada por um frontão pontuado pela Cruz Papal de três braços e pelo monograma de Maria (com o A e o M entrelaçados), a fachada integra, na zona superior, uma janela ladeada por dois nichos com as imagens em pedra de S. Pedro e S. Filipe Néri. Nesta frontaria o trabalho decorativo atinge o auge, "sendo talvez a linguagem mais barroca presente em todo o edifício, na qual Nasoni combina linhas retas com linhas semicirculares, decorando-a com motivos ornamentais e simbólicos, entre os quais cartelas, grinaldas, festões, volutas, feixes vegetalistas, jarrões e fogaréus".
