La basilica sorge imponente su un rilievo roccioso che domina la pianura sottostante, a margine dell'antico villaggio medievale di Bisarcio, ancora tutto da indagare, in quello che fu il Giudicato di Torres. Fu cattedrale almeno dall'XI sec. fino al 1503 e a questa sua antica dignità si devono collegare i resti degli edifici che la circondano: l'episcopio e la canonica, a ridosso della quale gli scavi archeologici condotti dall'Università di Sassari hanno evidenziato un'area cimiteriale stratificata nei secoli. L'attuale fisionomia della cattedrale è l'esito di tre fasi costruttive, in gran parte ascrivibili al XII sec. L'elemento che la rende particolare e unica in Sardegna è un portico sopraelevato che fu addossato all'originaria facciata intorno alla fine del XII sec.: al suo interno si attraversano tre ambienti, dei quali uno doveva fungere da aula capitolare (con un curioso "camino" a forma di mitria vescovile) e un altro era destinato ad una piccola cappella, come conferma l'iscrizione incisa su una parete. L'accesso al piano sopraelevato avviene attraverso una scala ricavata in parte all'interno della parete del portico stesso. L'aula della basilica è tripartita da colonne monolitiche dello stesso materiale con cui è realizzato tutto l'edificio, una trachite rossiccia, con capitelli decorati da foglie d'acqua e da vari elementi decorativi come rosette e faccine. Nell'abside campeggia la statua di legno policromo del santo titolare in abiti orientali, datata al XVI sec. Dalla navata laterale destra si accede alla torre campanaria, oggi mozza, da cui si gode di un vasto panorama sulla campagna circostante. All'esterno l'asimmetria della facciata, dovuta a crolli e rifacimenti in antico, dona al monumento un aspetto insolito, impreziosito dai numerosi elementi decorativi superstiti: teorie di animali, di angeli alternati a santi o profeti, formelle con elementi simbolici, mascheroni e un bassorilievo, forse del santo. Sulla sommità delle pareti laterali corrono i tipici archetti pensili che contengono altri motivi decorativi. L'abside, armoniosa e imponente, arricchita da eleganti rombi gradonati con inserti in pietra verde, è anche il primo particolare che colpisce lo sguardo di chi si accosta per la prima volta a questo splendido gioiello dell'architettura romanica isolana.