הקירות והתקרות של פנים הכנסייה מכוסים כמעט לחלוטין בציורי קיר, פיסול, כתובות וציורי שמן בסגנון הנקרא הבארוק העממי המקסיקני, אם כי ניתן לראות גם השפעה ילידית. היוצא מן הכלל היחיד לכך הם המזבחות הנאו-קלאסיים שהותקנו מאוחר יותר. רוב ציורי הקיר נעשו על ידי אנטוניו מרטינס דה פוקאסנגרה וחלקם נעשו על ידי חוסה מריה בראחס (José María Barajas) במשך תקופה של שלושים שנה כמעט ללא מקום פנוי בין התמונות הרבות. סגנון הציור מחקה את הציור הפלמי שהיה מוכר דרך הדפסים בלגיים שהספרדים הביאו מאירופה. עבודת ציורי הקיר הללו היו הסיבה לכך שהמתחם זכה לכינוי "הקפלה הסיסטינית של אמריקה" או "הקפלה הסיסטינית של מקסיקו".
סיפור חייו ומותו של ישו על פי הבשורות מסופר לאורך הספינה הראשית של הכנסייה, במיוחד לאורך התקרה. באזור הכניסה יש תמונות הקשורות ביום הדין. בחלק העליון, ישו מופיע כשכתר על ראשו לבוש שכמייה הנושא צלב, ומברך בידו הימנית אנשים נבחרים מסוימים. בצד שמאל, נמצאים ה"ארורים", קשורים, כשפניהם מראים את ייסוריהם, בעלי אוזניים גדולות וקרניים. הכניסה מחולקת על ידי מסך עץ לחסימת האור עם שתי דלתות מלפנים ודלת אחת בכל צד. המסך עשוי מגושים מרובעים, בכל אחד מהם מצוירים אלגוריות, קטעי מהביבליה ותמונות קדושים.
כאשר המבקר נע לאורך הספינה לעבר המזבח הראשי, התקרה מחולקת לחלקים על ידי קשתות. קשתות אלו מכילות פסוקים שכתב האב נרי המתייחסים לסצנה המצוירת על כל קמרון. התמונות מתחילות בתקרת בית המקהלה בסצנה המכילה את ישו עם מריה הזוכה לברכה. בסצנה אחרת ישו מתפלל בגת שמנים, מקבל נחמה ממלאך. בסצנה אחרת מופיע יהודה איש קריות עם שטן על גבו, ואחריו חיילים, יהודה בוגד בישו בנשיקה. בסצנה הרביעית, פטרוס תוקף את מלכוס, עבדו של קיפא, הכהן הגדול בחרב, כורת אוזן, ואז ישו ריפא את האוזן. הקיר הצפוני מציג את טבילתו של ישו בנהר הירדן, בליווי יוחנן המטביל.
בחלק הבא יש תמונה של ישו בבית קיפא. שבעים ושניים שופטים דנים את ישו עם פונטיוס פילטוס בצד במרפסת. בצד הצפוני, פילטוס מופיע שוב אך השופטים היהודים נשארים מחוץ לבית השופט הרומי כי הם שומרים את הפסח. הצד הדרומי מציג את פילטוס מציג את ישו ובר אבא ומבקש לבחור את מי לשחרר. בצד המזרחי יש סצנה עם ישו מולקה כשהוא קשור לעמוד. בקיר הדרומי ישנו מזבח נאו-קלאסי מאבן עם עלה זהב. הוא מכיל פסל של ישו קשור לעמוד ונושא סימני מלקות. זה נקרא ה"סניור דה לה קולומנה" (Señor de la Columna, "אדון העמוד").
בהמשך יש פסוקים מהבשורה על פי מתי, הבשורה על-פי מרקוס והבשורה על-פי יוחנן המתייחסים לישו לאחר שהולקה על ידי חיילים. קטע אחר מציג את מריה הבתולה, מרים המגדלית ומרים אחות יוסף מתבוננים בעונשו של ישו מרחוק. לאחר מכן המשיח מקבל את הצלב. הקטע הבא מציג את ישו על ברכיו עם שמעון מקירנה נושא את הצלב ואחריו קהל גדול וחיילים. ורוניקה הקדושה מופיעה מול ישו, מנגבת את פניו במטלית. הקטעים הצפוניים והדרומיים מראים את הנפילות שסבל ישו בעת שנשא את הצלב בזמן ששלוש המריות מביטות בו.
בחלקת המקום הקדוש, באזור המזבח הראשי, ניתן למצוא תיאור של יום ראשון של הדקלים, צליבתו ומותו של ישו. קישוט המזבח הראשי נוצר בשנים 1812–1820. הוא כולל את דמותו של ישו מנצרת, שהוצבה שם על ידי האב נרי בשנת 1748. פסל זה עשוי מעץ ומכוסה בטוניקת בד. הפנים אופייניות לפסלים מסוג זה של המאה ה-18 ומקור הסגנון בסביליה בספרד.
הקו לאורך תקרת הספינה אמור להתחקות אחר הדרך מהחטא והגיהנום אל "תהילת נוכחות האל". תהילה זו מתוארת בחדר אשר נמצא מאחורי המזבח הראשי המכונה "לשכת התהילה" (Camarín de la Gloria) או "לשכת השליחים הקדושים" (Camarín de los Santos Apóstoles) שנבנה בין 1740 ל-1748, בשלב הראשון של הבנייה. כאן נמצא שיאו של הסיפור שמספרים הציורים שעל התקרה של הספינה הראשית: תחייתו של ישו לאחר צליבתו. תא זה עגול ומעליו כיפה עם האור מהחלק העליון המייצגת את תהילת האל. מכאן יורדות להבות אש המייצגות את רוח הקודש ובהיררכיה מעגלית במורד הכיפה מלאכים, מוזיקאים, ומייצגים את המקהלה השמיימית בתחתית הכיפה הם פסלים של השליחים, יחד עם מרים הבתולה כמלכת השליחים. מעל כל פסל יש מדליון בצורת קונכייה המייצג את מות הקדושים שלהם. מתחת לזה נמצאים המייסדים הקדושים השונים של מסדרי נזירים קתולים כמו אוגוסטינוס, פרנציסקוס מאסיזי ודומיניקוס הקדוש.
בצידה הצפוני של הספינה ישנן שתי קפלות עם ציורי קיר ועיטורים נוספים. קפלת בלן (בית לחם) מוקדשת ללידת ישו. היא נבנתה בין 1759 ל-1763, אך המזבח הוא עיצוב נאו-קלאסי מהמאה ה-19. הקישוט שלו מכיל מדליונים צבועים בצבע שמן. הקמרון כולל שילוב של מלאכים ששרים את בואו של המשיח, שלום וקבוצת רועים שבאים לסגוד לילד. גם המלאכים וגם הרועים מחזיקים שלטים עם נוסח השליחים. יש גם סצנה עם השילוש הקדוש שמלווה את מריה הבתולה עם כתר על ראשה. משמאל, אלילים נופלים לפני לידתו של ישו. קפייה דל רוסריו (Capilla del Rosario) או קפלת מחרוזת התפילה נבנתה בשנת 1763 והקמרון שלה מחולק לארבעה מקטעים משולשים. הקטע הצפוני מכיל קרב ימי שבו גלאונים, עם שלטי אצולה ספרדיים ועות'מאניים, יורים זה על זה, בהתייחס לקרב לפנטו. ל מיוחס הניצחון הספרדי. בצד הדרומי מתקיים ברומא טקס המוקדש למריה הבתולה, בראשותו של האפיפיור פיוס החמישי. המזבח הראשי מוזהב ומכיל את דמותה של הבתולה. יש 15 קטעים קטנים מעל מראות עם סצנות הקשורות למסתורי המחרוזת. על הקירות המזרחיים והמערביים יש תמונות של קדושים מקובצים לפי סדר נזירי. בחלק הפנימי של החדר, יש דיוקנאות של האב נרי, אסטבן ולריו דה אלפארו ומריה ולסקס דה קאסייטה (הוריו של נרי). ליד החלונות דיוקנאות של דוקטור דיאס דה גמארה (Díaz de Gamarra) והנזיר הדומיניקני פרנסיסקו אלונסו דה ריברה (Francisco Alonso de Rivera) ודיוקן עצמי של פוקאסנגרה, המדגיש את תווי הפנים הילידיים שלו. הגג של תא הפנימי הזה הוא בצורת קונכייה גדולה. על צלעות הקונכייה רשומים כתובות כמו אווה מריה, תפילות, שמות קדושים ועוד.
מבנים נלווים.
בצד הדרומי יש שישה מבנים נספחים ראויים לציון. הקמרון של חדר תשמישי הקדושה הישן מכילה סצנות מחייו של האב נרי ובניית המקדש. יש גם 12 ציורי שמן על בד של השליחים. לפני שחזור לשכת התהילה, כיסו ציורי השמן מדליונים על הקירות. יש גם ציור של אנטוניוס מפדובה מאת חואן קוריאה (Juan Correa) וכן ציורים של מספר אנשי כנסייה חשובים ועוד של ציירים אנונימיים. שני ציורים משווים את ירושלים עם סן מיגל דה איינדה והמקדש.
הקפייה דה סולדד (Capilla de Soledad, "קפלת הבדידות") נבנתה בין 1740 ל-1748. המזבח הראשי מכיל את בתולת הצער, המבכה את ישו הצלוב. על הקיר הדרומי, יש פסל של פטרוס הקדוש בוכה מתוך חרטה על שהתכחש לישו. הקפלה הזו היא החשוכה ביותר במתחם מכיוון שהחלונות מכניסים מעט אור.
קפייה דה לורטו או קפלת לורטו (Capilla de Loreto) נבנתה בשנת 1754. אין גישה ישירה לקפלה זו מהספינה הראשית של הכנסייה; יש צורך להיכנס מחדר תשמישי הקדושה הנוכחי או דרך הקפייה דה סולדד. הממדים והצורה של הקפלה הזו תואמים בדיוק את קפלות לורטו במנזר ובכנסיית סן פליפה נרי בסן מיגל דה איינדה. שלוש הקפלות מבוססות על מבנה הקפלה של לורטו באנקונה באיטליה. קיר אחד מצויר בציור קיר של מלאך המבשר למרי על הריונה. ישנם גם תיאורים שונים הקשורים לבתולה ולילד ישו.
האזור המכונה "לה גלוריה אסקונדידה" ("La Gloria Escondida", "התהילה הנסתרת") ממוקם בצד הצפוני של אזור בית המקהלה, אך הגישה אליו קשה. זהו אזור מלבני נסתר חלקית. הוא עוטר על ידי פוקאסנגרה בתיאורים הקשורים ליום הדין האחרון, לגיהנום ולחטא. אין בו את שבעת החטאים, אלא שמונה המיוצגים על ידי שמונה חרבות שעליהן ראש של חיה אחרת. הקיר הצפוני מכיל טריפטיכון שבו אדם גוסס מוקף בכומר, מלאך שומר וכמה שדים המתחרים על נשמתו. בסופו של דבר, השדים מובסים. החלון היחיד הוא מימין שמציג סצנה מתוך יום הדין האחרון המבוססת על תחריט של גוסטב דורה. בצד שמאל, יש תיאורים של ייסורי הגיהנום.
קפייה דל סנטו ספולקרו (Capilla del Santo Sepulcro, "קפלת הקבר הקדוש") נבנתה בין 1759 ל-1763. ציורי הקיר כאן החלו ב-1760 ומתרכזים במותו, קבורתו ותחייתו של ישו. אזור זה מחבר את קפלת גולגולתא, שנמצאת מאחוריו, במעין גשר המעוגן לחומות. קפלה זו מכילה תמונה של ישו ששב לחיים, אך עדיין שוכב, דבר הבולט בפנים המדממות ובמספר האבנים היקרות שהונחו עליה. אבנים אלה נותרו למרות ההתקפות השונות שספגה הכנסייה במהלך ההיסטוריה שלה. הגג בצורת טרפז המעוטר בחלונות רוזטה ובארבעה תבליטים גדולים של צדפים. על הקירות מצוירים דמויות רבות כמו ארבעת השליחים, ארבעת מורי הכנסייה וכמות גדולה של מלאכים וכרובים. יש גם רמיזות לארבע המעלות העיקריות, ומדליונים עם סצנות של תחיית המתים.