Malgré la perte d’une importante partie du patrimoine artistique qui ornait la cathédrale, l’église conserve une sculpture de très grande qualité qui la situe au rang de production catalane la plus remarquable du XIIIe siècle. L’analyse de ses caractéristiques stylistiques a permis d’identifier divers ouvroirs, qui, soit familiarisés avec la sculpture italienne, soit influencés par les modèles du sud de la France, ont donné naissance à un répertoire ornemental qui définira l’École de Lleida, de sculpture romane.

Ancien et Nouveau Testament, cycles narratifs de plusieurs saints, parmi lesquels on trouve celui de saint Jacques, scènes de lutte entre le bien et le mal, entre l’homme et le péché, sont des thèmes habituels de l’église. Cependant, au sein du répertoire on trouve un thème, celui de l’Annonciation, qui se répète énormément et qu’il faut associer à l’appartenance de la cathédrale, consacrée à la Vierge Marie.

Le cloître est quant à lui le théâtre d’une éclosion de motifs végétaux, floraux et animaux où des feuilles de vigne, des raisins et des êtres fantastiques tentent de se frayer un passage au milieu d’une nature foisonnante.

Les chapiteaux concentrent une bonne partie de la sculpture, mais on la retrouve également sur les portails, les corniches, les consoles ou les clefs de voûte, et beaucoup de ces sculptures présentent des restes de polychromie.