Es muy probable que, bajo la actividad constructiva de la parte norte de la traza urbana que culminó en 1707 y el surgimiento de un barrio de artesanos a los márgenes del río Jalatlaco, se haya levantado un primer templo. El Patrocinio se localizó a causa del sismo de 1795, que lo dejó en ruinas; el obispo Buenaventura Blanco y Elguero lo reconstruyó en 1854. En el último cuarto del siglo XIX, el arcediano Hipólito Ortíz y Camacho, con su fortuna, terminó el edificio que hoy conocemos.
Se acentúan los elementos arquitectónicos por su factura, trazo, composición y la colocación de su envolvente, realzado en cantera.
El templo es de una sola nave en cinco tramos, cuyo eje longitudinal se dirige de poniente a oriente; su sencilla disposición ofrece una secuencia espacial rica en efectos y recursos visuales.
La fachada principal se compone de dos basamentos que custodian la portada, y uno de ellos (el izquierdo) cuenta con su campanario de un solo cuerpo, con vanos de medio punto.
La portada, en sillares de cantera verde, está orientada al poniente y compuesta de un solo cuerpo e imafronte.
El acceso contiene jambas que se prolongan formando un arco de tres puntos, con molduramientos que son interrumpidos en la clave; estos elementos, en cantera rosa, están flanqueados por pares de pedestales hexagonales a cada lado, los cuales soportan columnas adosadas.
En la parte superior del acceso se encuentran tres ventanas en forma ojival, siendo la del centro de mayor tamaño; los vanos están enfatizados por un repizón y un enmarcamiento en cantera rosa.
Antes del cornisamiento superior existe un elemento de transición consistente en molduras pequeñas en todo el perímetro y un relieve en forma de toro en cantera rosa, incluyendo el perímetro de los dos basamentos. Sobre el cornisamiento se apoya un barandal de hierro forjado.
El imafronte, de pequeñas dimensiones y forma mixtilínea, es de cantera verde y está delimitado por un cornisamiento en cantera rosa.
En el primer tramo se encuentra el sotocoro, cubierto por una bóveda escarzana, y el coro alto, donde hay una bóveda vaída de gran peralte.
El segundo y el tercer tramo de la nave son sencillos cañones semicilíndricos, separados entre sí por arcos fajones. A la altura del tercer tramo se encuentran los accesos laterales a la nave.
En el cuarto tramo, el espacio asciende gracias a un corto tambor octagonal apoyado en arcos y pechinas, que a su vez soporta una cúpula gallonada con linternilla. En los muros laterales hay recesos bajo los arcos formeros, con suficiente profundidad para dar el efecto de un pseudotransepto. El último tramo corresponde al presbiterio, que fue cubierto con bóveda vaída, solo que de peralte rebajado.
