La iglesia de Santa María es una de las obras más significativas de la arquitectura neoclásica de Bizkaia. Llama la atención el pórtico neoclásico de la fachada principal, ya que cuenta con frontón triangular sostenido por una serie de columnas dóricas.

La iglesia tiene planta de cruz latina, con un ábside semicircular y dos torres adosadas a la fachada principal. La parte central está cubierta por una cúpula a ocho cascos y el resto por bóvedas de cañón, excepto el ábside que tiene bóveda de horno y las capillas laterales cubiertas por bóvedas de arista.

En el interior, el retablo mayor y los de los ángulos son de gran calidad. La talla de la Asunción de Nuestra Señora es romanista, probablemente reaprovechada de la antigua iglesia de la Atalaya, obra de Martín Basabe.

Su construcción fue ordenada en 1783 por el corregidor Colón de Larreategi, pero las obras no comenzaron hasta 1823. Se siguió el trazado del arquitecto Silvestre Pérez, y fue inaugurada en 1858.

Cada agosto se celebra en Bermeo una semana dedicada la música internacional que se celebran en esta Iglesia, aprovechando su majestuoso órgano y la gran acústica que propicia su bóveda.