El edificio religioso de Ixtlahuaca formó parte del repertorio de recursos que utilizaron quienes fundaron el sitio: en esa medida, es comprensible que la obra conserve el espacio de privilegio que, entre la comunidad, le correspondió desde entonces. La parroquia de San Francisco de Asís ocupa, por ello, un lugar de privilegio en la organización y en las perspectivas en el centro del poblado.
Como fue habitual en varias épocas del virreinato, la iglesia fue concebida y construida junto a un gran espacio que funcionó como vestíbulo del área de culto propiamente dicha. El atrio, a pesar de ello, es prácticamente una ampliación de los conjuntos públicos abiertos y se extiende entre la plaza del pueblo y frente a la fachada poniente de la iglesia.
El atrio conserva, insinuados, algunos de los elementos que le fueron propios -y característicos- a largo de su historia, como el camino central, de que perduran dos hileras de árboles; la cruz atrial, que hoy encuentra en una posición lateral; los caminos perimetrales -o procesionales-, de los que perduran unos cuantos límites, y los espacios centrales, que luego asumieron las formas y las funciones de jardines, de los que sólo quedan algunas muestras en situaciones francamente laterales y en las que se sostienen los árboles que todavía pueblan buena parte del espacio. Y todo a cambio de la pavimentación del atrio a base de zonas de cantera que se intercalan y se combinan con áreas de cemento.
La iglesia es de dimensiones muy considerables, lleva dos torres de campanario y presenta la portada sobre un muro remetido cerca de dos metros respecto del paramento de los cubos de las torres. Esa quizá sea la característica más distinguida del conjunto y desde luego es una evidencia inapreciable de la época barroca de la obra.
La iglesia es de planta en forma de cruz latina, una disposición que se generalizó en México -y en el área- desde los primeros lustros del siglo XVII. El edificio fue construido con piedra y luego prácticamente fue aplanado en su totalidad, excepto en los elementos de la portada designados para permanecer aparentes. Las fachadas laterales y posterior fueron compuestas, en esa perspectiva, con muros sólidos y continuos a los que completan la presencia de los contrafuertes, las aperturas de los vanos y los equilibrios visuales que proporcionan los grandes objetos de la composición, es decir, las torres de los campanarios y la cúpula sobre el crucero.
La fachada principal es el paramento occidental de un formidable bloque: está integrada por los cubos y las torres de campanario que flanquean a la portada que se extiende, como se anotó, en un paño posterior al de los cubos y bajo la curvatura de una bóveda en forma de arco de medio punto que enlaza las partes altas de los dos cubos. Esa condición de diseño, desde luego parecida a la de una de las conchas que se usaron durante el barroco, agrega a la parroquia una apariencia poco común pues la cubierta parcial de la portada proyecta una importante sombra a lo largo de varios horas cada día.
Los cubos de las torres se ostentan lisos mientras los cuerpos de las torres -dos de ellos, el primero de planta cuadrada y el segundo de arranque octagonal- presentan una importante profusión de molduras con las que se acentúan lo mismo las pilastras que los entablamentos que las integran. No faltan en esas piezas los detalles de linaje barroco, como en las bases de los vanos, en las conchas intermedias del segundo cuerpo y en la base del remate que las corona.
La portada, por todo ello y por los rasgos de su sistema compositivo, es el elemento histórico más destacado del inmueble: se trata de un muro en el que, sobre un eje vertical, se alojan la puerta de acceso, la ventana de coro y un remate que incluye un nicho con la imagen escultórica del santo de Asís. La portada pues consta de dos cuerpos a los que soportan pilastras de cantera terminadas con capiteles de ascendencia dórica: las del primero son lisas y las del segundo van estriadas. El entablamento que divide los cuerpos, igual que el que da lugar al nicho del remate, presentan molduras en el arquitrabe, profusa ornamentación en el friso y varias otras molduras en las cornisas. El nicho en el remate es una concha que se abre gracias a otras dos pilastras; ese pequeño objeto va flanqueado por pináculos a la manera de almenas que se encuentran en los mismos ejes de las pilastras de los cuerpos inferiores.
Las prendas principales de la portada, sin embargo, son los varios conjuntos ornamentales que integran sus acabados: se trata de trabajos en argamasa que recrean motivos vegetales de distintas clases y en diversos patrones a lo largo de toda la extensión de la portada: los hay verticales y simétricos, en los exteriores de las pilastras; repetitivos, en torno de la venta a del coro, y desde luego geométricos en las enjutas del arco de la puerta y junto al nicho en el remate. Después de varias obras de intervención, esos motivos de ascendencia barroca han terminado por aparecer pintados en rojo, lo que permite destacarlos sobre el fondo blanco del muro de la portada.
El interior del recinto es de gran sobriedad, condición que debe atribuirse a la presencia de soluciones y detalles de influencia neoclásica, como en los decorados de las pilastras que reciben los arcos formeros, en los filos dorados de las aristas de las bóvedas y, sobre todo, en el diseño de los objetos que, como retablo, ocupan el muro testero y enmarcan el ciprés en el que se aloja la imagen escultórica de San Francisco.
La nave está dividida, estructuralmente, en tres tramos antes del crucero y uno en cada brazo y en el presbiterio. Esos tramos van cubiertos por bóvedas de arista, desde el primero, en el que se alza el coro, hasta los laterales del crucero. La cúpula, como también fue habitual cuando se adoptaron en el virreinato las plantas en forma de cruz latina, es de ocho lados y se eleva sobre un tambor que presenta cuatro ventanas. La conexión estructural entre la cúpula y los arcos de los brazos de la cruz fue resuelta con pechinas, elementos en los que fueron pintadas alusiones a los cuatro evangelistas, una de las condiciones iconográficas y simbólicas más importantes de la arquitectura en la época virreinal.
Los muros laterales de la nave presentan hornacinas en las que se conservan imágenes recientes y de aliento popular. En el tramo intermedio del lado norte se encuentra un espacio a modo de vestíbulo dedicado al Calvario y desde el cual se accede, al oriente a una pequeña capilla consagrada a Jesús Nazareno y, al poniente, a otra zona similar en la que se expone el Santísimo. En los tres casos se trata de recintos muy reducidos y de piezas de alto valor histórico y artístico. En la base del cubo de la torre norte también haya otra capilla, ésta con varias imágenes y pinturas, desde Nuestra Señora del Perpetuo Socorro hasta San Ramón Nonato.
Otras piezas de interés artístico son las pinturas que se encuentran en los muros laterales del presbiterio y del crucero así como en el testero del brazo norte del crucero: ésta última es una interpretación en gran formato del "Descendimiento de la Cruz". Frente a esa pieza, en el extremo sur del crucero, se abre una puerta que conduce a la antesacristía, espacio en el que también hay otras piezas de valor plástico y al que se cubrió con una bóveda de arista ejecutada en tabique y con sólo algunas aplicaciones de piedra.
