Le plan fut dressé par un architecte de la cour pontificale d’Avignon. L’édifice, bâti d’un seul jet et terminé dans un laps de temps très court, présente de ce fait une grande unité, et il a été peu remanié. Son style extrêmement sobre appartient au gothique méridional ; la sculpture a été à peu près bannie, mais on ne peut qu’admirer avec Viollet-le-Duc 1 ‘harmonie des lignes,.Ia masse équilibrée des volumes et le bel appareil de pierre, tant à l’extérieur qu’à l’intérieur. Il a été classé M.H. en 1840.
Cette église comprend une abside à cinq pans et une nef de cinq travées barlongues dont la première est incorporée au chœur. Huit chapelles latérales, en tout semblables, sont logées entre les contreforts. La retombée des ogives se fait, au chœur sur un faisceau de colonnettes avec un chapiteau à double rangée de feuillage, dans la nef sur une colonne engagée avec un chapiteau orné simplement d’une double bague. Les fenêtres offrent partout peu d’ébrasement. Dans chaque chapelle se trouve unarmarium en plein cintre et une piscine aux ablutions sous arc trilobé.
La façade a un portail à voussures, surmonté d’une rose polylobée et de deux niches vides. Le clocher est une tour carrée qui fut à moitié démolie en 1795 par ordre du conventionnel Bô ; elle demeure donc tronquée. Les murs sont épaulés partout de robustes contreforts quadran-gulaires. La déclivité du sol au chevet donne à celui-ci une allure plus grandiose que tout le reste de l’édifice.
Autour du chevet subsiste encore une partie des bâtiments de l’habitation des chanoines, avec deux étages de galeries à piliers de bois sur lesquelles ouvraient les chambres. Les chanoines entraient dans l’église par la sacristie actuelle. Ils étaient au nombre de 15et portaient auchœur un costume rouge comme les cardinaux. Ils desservaient plusieurs églises des environs dont ils étaient considérés comme les vicaires perpétuels.
Le mobilier de cette église est extrêmement riche, malgré les déprédations qu’il a subies; c’est l’ensemble le plus complet que possède le Tarn-et-Garonne.
On remarque d’abord une série de tapisseries des Flandres, du début du 16e siècle, représentant en 16 tableaux la vie de saint Martin; chaque scène est expliquée par un quatrain de huit syllabes en français de l’époque. Dans le chœur se voient aussi 26 stalles de la fin du 15e siècle; et deux tombeaux en forme de gisant: celui du fondateur de l’église, Pierre des Prés, en marbre de Carrare, et celui de son neveu Jean des Prés, évêque de Castres, en pierre du pays. Deux statues de valeur enrichissent ce trésor: une Vierge aux colombes, du 14e s., en albâtre, et une Piero en grès, de la fin du ISe, déjà vénérée à Montpezat en 1500 et aujourd’hui encore objet d’un pélerinage. Il existe d’autres pièces sculptées en bois ou en albâtre, des reliquaires, des étoffes anciennes brodées, divers tableaux sur toile; tout cela justifie les nombreuses visites que reçoit chaque année la célèbre collégiale.