En los años 1880 y 1881 se llevaron a cabo unas importantes obras de ampliación en la iglesia: se realizó la nueva cabecera y el crucero, con una impresionante cúpula de base octogonal sobre trompas, que dibuja un juego de nervaduras en forma de estrella. 

La fachada principal es austera, y la lateral presenta un alzado dividido en dos cuerpos. El interior del templo está formado por una sola nave con crucero transversal, con cinco capillas a cada lado, y la cubierta es de bóveda de crucería. Preside la iglesia la imagen gótica de la Mare de Déu de Sineu, una de las denominadas verges-sagrari, obra de Gabriel Mòger con fecha de 1509. 

La cuarta capilla de la izquierda es la Capella Fonda. Está cubierta por una cúpula central y contiene el impresionante retablo de la Mare de Déu del Roser, de 1672, con pinturas de Rafel Guitard.

El campanario fue construido en 1549, y está separado de la iglesia. Ambos se comunican por un paso elevado y cubierto que popularmente se denomina "el pontet de Santa Bàrbara". Sobre su planta cuadrada se levantan 7 cuerpos separados por molduras que terminan en un coronamiento piramidal. 

Ante la rectoría puede admirarse el monumento a sant Marc, escultura de 1945 obra de Joan Maimó. El león, símbolo del evangelista, aparece alado y con el escudo de Sineu. Es probable que el rey Jaume II transmitiera su devoción por el santo a los payeses de Sineu, que rezaban a sant Marc para pedir lluvias por primavera. Con el tiempo, el santo se convirtió en patrón del pueblo.