La iglesia de Santa María, tal y como está estructurada hoy día, cuenta con tres naves, un crucero no señalado en planta y tres capillas rectangulares en la cabecera. El crucero y la cabecera son de época mozárabe, del siglo X. Se trata de un espacio muy compartimentado, separado con pilares sencillos que soportan arcos de herradura. Uno de los pilares del lado de la Epístola conserva un capitel tallado a bisel con formas vegetales estilizadas. Algunas bóvedas son de cañón, con generatriz de herradura y otras han sido rehechas. El cuerpo de la iglesia es románico de finales del siglo XII; consta de tres naves separadas por pilares compuestos de núcleo rectangular y columnas adosadas, con capiteles de tres tipos: con motivos vegetales, con figuraciones animalísticas y monstruosas, y con representaciones historiadas, como el Pecado Original, la Gula, el Peso de las Almas y otras. Los arcos son apuntados y de rosca doblada y la cubrición es de madera. Entre las portadas destaca la de los pies, que tiene un tímpano y va protegida por un tejaroz con canecillos decorados con figuras de animales y cabezas humanas. Las tres columnas de las jambas llevan capiteles con decoración animal y vegetal y las arquivoltas se decoran con lóbulos y gruesos boceles.

En el muro del testero de la capilla mayor se conservan restos de pintura al fresco que parecen imitar la decoración de una tela oriental. Entre la imaginería que conserva la iglesia hay que destacar un Cristo en madera policromada del tercer cuarto del siglo XVI, de clara influencia berruguetesca,que se acerca a los tipos de Francisco Giralte. Entre los retablos hay que fijarse en un retablo de pintura de principios del siglo XVI, de dos cuerpos y tres calles, con una arquitectura de estilo plateresco. La tabla central representa la Epifanía, flanqueada por Santa Catalina con un donante y San Pedro y San Pablo. En el espacio homónimo se encuentra la escena del Llanto por Cristo Muerto, flanqueada por San Juan Bautista, con donantes femeninos y San Miguel, con donantes masculinos.


Pero además Wamba cuenta con dos ermitas, la del Humilladero y la de la Virgen de la Encina.