Las fotografías antiguas conservadas de la iglesia parroquial no revelan muchos cambios en la estructura del edificio. Las últimas grandes reformas a las que fue sometido el templo, en el siglo XVIII, otorgaron la forma con la que lo conocemos desde entonces. En él se pueden distinguir tres fases importantes. De la primera etapa románica todavía quedan muestras exteriores en el muro norte y oeste, donde se distinguen restos de canecillos y piezas labradas reaprovechadas en ampliaciones posteriores. La nave románica, hoy en día muy transformada y utilizada como lugar de reunión de los vecinos del concejo, fue posteriormente enmascarada durante la Edad Moderna, momento en el que se adosó la actual parroquia creándola casi de nueva planta. Finalmente, en el siglo XVIII se rehízo el pórtico y se aplicó un maestreo, es decir, se enmascararon mediante cornisas y entablamentos los elementos de otras épocas para unificar la iglesia bajo criterios neoclásicos.

Sin embargo, una de las joyas que tuvo el templo románico está en un lugar bien visible del interior: la pila bautismal. Esta pila de grandes dimensiones muestra en la copa una decoración geométrica de gran influencia romana, en la que se puede ver una greca de círculos entrelazados entre sí en cuyo interior sobresalen las estrellas de ocho puntas y los motivos circulares. Flanqueando este motivo central otros elementos geométricos se desarrollan en las bandas superior e inferior. En la parte trasera de la pila la decoración se detiene, lo cual hace sospechar que fue concebida para estar pegada a la pared.

En el siglo XVI, en un estilo gótico propio de la zona, se replanteó el edificio por completo, construyéndolo adosado al muro sur de la iglesia románica. En este momento se creó un ábside poligonal y una nave con crucero que se cubrió en dos fases diferentes. La parte de la cabecera tiene unas complicadas bóvedas renacentistas cuyos nervios forman motivos geométricos de flores y estrellas, mientras que hacia los pies de la iglesia se elevaron bóvedas de arista, más propias del estilo barroco.

Justo Antonio de Olaguibel, uno de los mejores arquitectos neoclásicos españoles y oriundo de Vitoria-Gasteiz, fue el encargado de proyectar el maestreo del templo. El severo entablamento que, a modo de cornisa, recorre todo el edificio se debe a sus diseños, así como también las columnas y pilastras clásicas encargadas de sostenerlo. De este modo, se ocultan los capiteles góticos de los que arrancan los nervios de las bóvedas, dando una apariencia más sobria al edificio y más acorde con el gusto del neoclasicismo del momento.

De este mismo siglo son también los retablos, en los que todavía perviven motivos barrocos, aunque impregnados de los nuevos aires neoclásicos. En el bancal del retablo mayor se realizaron dos pinturas que muestran, la de la izquierda, a los santos Pedro, Miguel y Juan Bautista; y la de la derecha, a santa Catalina, san Pelayo y san Vítor. En ambos lienzos encontramos una inscripción muy similar que nos recuerda que antiguamente existieron en los alrededores de Arkaia seis ermitas, hoy en día desaparecidas, dedicadas a los santos representados.

Sobre el sagrario encontramos un relieve de la Natividad de la Virgen, donde vemos a santa Ana dando a luz a María atendida por varias parteras y custodiada por angelotes, mientras san Joaquín presencia el momento en un segundo plano. La escena queda enmarcada por un cortinón barroco que da dinamismo a la abigarrada composición. Las figuras de bulto que se encuentran en las naves laterales son una talla de la Virgen anterior al retablo y un san Eugenio vestido de obispo con una cruz de brazos dobles. En lo alto, corona el retablo un calvario pintado sobre lienzo.

Las figuras de los retablos laterales fueron ejecutadas por miembros de las dos dinastías de escultores más sobresalientes del neoclásico alavés: los Valdivielso. Representan a san José con el niño y a la Virgen del Rosario acompañados de otras figuras de menor tamaño.