Aprovechando una estancia de Juan de Herrera en Valladolid (requerido por el Ayuntamiento para hacer los planos de varias obras municipales), el Cabildo se entrevistó con él y le pidió el estudio y trazas de una nueva colegiata que fuera de acuerdo con los tiempos y que se edificaría sobre las obras de la anterior renacentista, siguiendo el mismo eje norte-sur, siempre perpendicular a la vieja colegiata de la que aún se conservaban algunas capillas.