La iglesia del Sagrario se levantó anexa a la Catedral entre 1618 y 1662, siguiendo las trazas de los arquitectos Miguel de Zumárraga, Alonso de Vandelvira y Cristóbal de Rojas. Es un imponente templo barroco de una sola nave con capillas laterales, sobre las que se sitúan tribunas entre contrafuertes. En ellas se sitúan una serie de ocho colosales esculturas pétreas de evangelistas y doctores de la iglesia, realizadas por José de Arce. Cuenta con un ancho crucero que no es perceptible desde el exterior, cubierto por una gran cúpula con linterna. El resto de la nave se cubre con bóvedas vaídas, tan características del Barroco.
CC BY-SA 4.0
En el exterior, la fachada se articula en tres pisos decorados con pilastras adosadas en los tres órdenes clásicos: dóricas en el primer piso, jónicas en el segundo y corintias en el tercero. La decoración, al margen de estas pilastras, es prácticamente inexistente, con excepción del antepecho que remata todo el edificio, sobre el que se disponen una serie de llamativos flameros. Cuenta con tres accesos principales, uno desde el Patio de los Naranjos, otro desde la Catedral a los pies y otro desde la avenida de la Constitución, en el lado del Evangelio, que es el usado generalmente para acceder en la iglesia. Esta última cuenta con una portada clásica muy sencilla, con dos pares de columnas toscanas sosteniendo un frontón. En su centro se sitúa el escudo del Cabildo Catedralicio, con la Giralda entre jarrones de azucenas. Sobre él, aparecen recostadas las alegorías de la Fe y la Caridad.
También muy clásica pero más monumental es la portada por la que se accede desde la catedral. La diseñó Pedro Sánchez Falconete y en su hornacina central vemos a San Fernando, enmarcado por las Santas Justa y Rufina y los hermanos obispos San Isidoro y San Leandro.
En el interior, la decoración escultórica de las bóvedas fue realizada en torno a 1655 por los hermanos Miguel y Pedro de Borja, quien realizó también el relieve con la Alegoría de la Fe que se ubica sobre la entrada de los pies.
El retablo mayor procede de la Capilla de los Vizcaínos del desaparecido Convento Casa Grande de San Francisco, que se ubicaba en la actual Plaza Nueva. La estructura fue realizada por Dionisio de Ribas y las esculturas por Pedro Roldán, que consiguió aquí una de sus obras maestras. En el centro, dispone la escena del Descendimiento, con el cuerpo de Jesús posado ya en el regazo de su Madre. A ambos lados, se sitúan dos hermosos ángeles jóvenes, llenos de dinamismo, y en el ático una Verónica muestra el paño con la Santa Faz, acompañada también por ángeles. Remata el conjunto una representación de San Clemente, que es el titular oficial del templo. Esta imagen de San Clemente procede del retablo original que precedió al actual. Al parecer se trataba de un espectacular conjunto realizado a principios del siglo XVIII. Con la expansión del gusto neoclasicista en el siglo XIX y una cierta fobia a lo que se consideraba la ornamentación excesiva, se decidió su destrucción en 1824. El retablo actual se ubicaría en este emplazamiento en 1840.
A ambos lados del crucero se ubican dos grandes retablos de mármoles rojizos realizados a mediados del siglo XVIII. El del lado izquierdo lo preside un Cristo en la Cruz de principios del siglo XVII, realizado por el escultor de escuela madrileña Manuel Pereira. La Dolorosa que se encuentra a sus pies es obra del genial escultor del siglo XVIII Cayetano de Acosta, que realizó también las esculturas que decoran el retablo del otro lado del crucero. En este caso, vemos en la hornacina central una bellísima Virgen con el Niño.
En cuanto a las capillas laterales, desde el presbiterio hacia los pies y en el lado del Evangelio, encontramos las siguientes:
- Capilla del Cristo de la Corona, con un retablo neoclásico del siglo XVIII, presidido por un Nazareno con la advocación de Cristo de la Corona. Se trata de una emotiva imagen del siglo XVI que es titular de su propia Hermandad, procesionando el Viernes de Dolores por el entorno de la parroquia.
- Capilla de San Millán, con un retablo del XVIII, en el que aparecen, además de San Millán, Santa Catalina, la Inmaculada, San Roque y Santa Gertrudis.
- Capilla de San José. Cuenta con un retablo de finales del siglo XVII, presidido por una imagen de San José de Pedro Roldán o su círculo.
- Capilla de las Santas Justa y Rufina, con un retablo del siglo XVIII presidido por una imagen del Sagrado Corazón de 1948, flanqueado por las imágenes de las Santas, de la misma época que el retablo.
También desde el presbiterio a los pies, pero en el lado de la Epístola, encontramos:
- Capilla de la Virgen del Rosario, presidida por una imagen realizada por Manuel Pereira a principios del siglo XVII, aunque re-policromada en el XVIII.
- Capilla de San Antonio, con un retablo fechado en 1667 y realizado por Bernardo Simón de Pineda, uno de los retablistas más destacados del Barroco sevillano. Sobre el altar se ubica un Crucificado de marfil del siglo XVII procedente de Filipinas.
- Capilla de la Inmaculada. En ella se ubica una bellísima imagen de la Inmaculada, anónima de principios del siglo XVIII. La capilla es sede también de la Hermandad Sacramental y en ella encontramos el magnífico niño Jesús realizado por Martínez Montañés hacia 1606. Esta escultura sentaría el patrón para la representación más extendida del Niño Jesús durante el Barroco. Son innumerables las representaciones que se han producido en la ciudad desde el siglo XVII y que hoy se encuentran repartidas por las iglesias, conventos y colecciones particulares de la ciudad, teniendo todas ellas como punto de partida esta magistral obra de Martínez Montañés para el Sagrario. La imagen desfila cada año en la procesión del Corpus que sale desde la Catedral.
- Capilla de Santa Bárbara, con retablo barroco de hacia 1680 presidido por la titular de la capilla, flanqueada por Santa Teresa y Santa Elena.
En la parte superior de los muros se dispone una buena colección de lienzos barrocos, entre los que resaltan los nueve realizados por Matías de Arteaga hacia 1690. El pintor era miembro de la Hermandad Sacramental y los cuadros representan temas del Antiguo Testamento relacionados de una manera simbólica con la Eucaristía, como 'La parábola de los invitados a la boda' o 'La adoración del Cordero Místico'.