La espléndida iglesia gótica del antiguo convento de San Benito el Real —cuyo claustro principal es sede del Museo Patio Herreriano— es uno de los edificios más antiguos de Valladolid.

Fue edificada totalmente en piedra caliza de canteras cercanas entre 1499 y 1515, según los planos de Juan de Arandia, con la colaboración de García de Olave, en el solar que habían ocupado los Reales Alcázares medievales.
Consta de tres naves de altura similar —lo que le confiere aspecto de iglesia-salón, muy habitual en la época—, reforzadas al exterior con robustos contrafuertes, y triple ábside poligonal, sin crucero. Se cubren bajo bóvedas de complicada crucería con terceletes. A los pies, tribuna y coro alto, y pórtico con gran torre, obra posterior de Gil de Hontañón (1569-1572).
En el atrio de la parte baja de esta torre se abre la portada (en ambos casos, con arcos apuntados góticos), y en la parte alta, arcos abiertos de medio punto (ya renacentistas).