Probablemente las obras se iniciaron bajo el mandato del prelado don Esteban Gabriel y Merino (1523-1535); durante el período que estuvo al frente de la Diócesis se labraron una serie de portadas con su heráldica, asociadas a templos góticos, en las que se introducen los nuevos estilemas del protorrenacimiento o plateresco. En Santa María, y adscritas a este estilo, se conservan dos interesantes portadas con el escudo de Merino, que tradicionalmente han sido atribuidas a Diego de Alcaraz, importante cantero activo en la Loma de Úbeda durante la primera mitad del siglo XVI.

El proceso constructivo de este templo no concluyó con el obispo Merino, sino que se alargó durante gran parte del dicho siglo. Andrés de Vandelvira, maestro mayor de la Catedral de Jaén desde 1553, tenía también la obligación de revisar, tasar o dar diseños para las obras proyectadas por la diócesis. En Santa María intervino en dos ocasiones, según V. M. Ruiz Fuentes; el 15 de septiembre de 1570 para dar las trazas para la capilla fundada por Dª. Marina Ortega, situada junto a la torre; en 1571 dictaba las condiciones para finalizar la torre de campanas, encargándose de la obra el cantero local Diego de Ávila.

De la capilla solo queda la portada, con sencillo arco de medio punto, con espejos en las enjutas, flanqueado por pilastras cajeadas y rematada con una cornisa moldurada. De la torre es original el primer cuerpo, siendo el resto fruto de una reconstrucción de mediados del pasado siglo XX.

En el lado de la Epístola se abre una monumental capilla, que según G. Torres Navarrete fue costeada por Alonso del Villar y su mujer María Ximénez. Arquitectónicamente responde a una composición vandelviriana, conformada por un gran arco triunfal de medio punto, con figuras de ángeles recostados en las enjutas, apeado en pilastras acanaladas dobles y clave resaltada y apergaminada, enmarcado a los extremos por semicolumnas corintias y retropilastras cajeadas, con los típicos bastoncillos alternantes usados por el Maestro; elevadas sobre basamentos sobre las que apea un entablamento decorado con tacos en la cornisa, en la que se alza en el centro una hornacina de molduración clásica con una imagen de María con el Niño, a los extremos San Juan Evangelista y otra imagen femenina; el interior se cubre con una delicada bóveda de medio cañón acasetonada decorada con rosetas.

Dentro de la producción de Andrés de Vandelvira se ha incluido tradicionalmente el retablo pétreo del Descendimiento de la Cruz que, aunque mutilado, se conserva en el lado de la Epístola. Se trata de una capilla enterramiento fundada por fray Miguel de Síles Martínez, Comendador de Alcántara y prior del convento de Santo Domingo de la misma ciudad, en opinión de G. Torres Navarrete.

En 1571, fecha de la fundación de una capellanía en dicho enterramiento, el conjunto probablemente quedó concluido. A los escultores Luis de Aguilar o Juan de Reolid se han atribuido las labores escultóricas: el bello relieve del Descendimiento (mutilado parcialmente), las cuatro esculturas desaparecidas de San Pedro, San Pablo, San Benito y Santo Domingo de las hornacinas laterales y el Cristo crucificado, sostenido por dos ángeles, con el que se remata este singular retablo funerario renacentista.

OTRAS MANIFESTACIONES ARTÍSTICAS NO ARQUITECTÓNICAS

La Capilla Mayor de Santa María se embelleció con dos grandes intervenciones proyectadas en el siglo XVI, que aún lucen en ella. Su bóveda gótica fue decorada con un programa pictórico basado en Virtudes insertas en tondos y diversos motivos imitando mármoles, todo ello realizado al temple sobre yeso.

El retablo mayor, conformado por tres calles, dos pisos y ático, ha llegado a nuestros días un tanto retocados, pero conserva gran parte de su original estructura labrada durante los siglos XVI y XVII, dorándose en el siglo XVIII por el pintor ubetense José García de Espantaleón.

En la sacristía son de bella factura la cajonería y mesa de mármol (S. XVIII). De su imaginería son destacables el Cristo Yacente (S. XX), de Víctor de los Ríos, y un Crucificado (S. XX), de Francisco Palma Burgos.