Hasta llegar a nuestros días la Capilla Mayor ha pasado por diferentes transformaciones, siendo su estado más llamativo la sencillez de su arquitectura cisterciense original con sus cinco ventanales.
En el presbiterio se encuentra el grandioso retablo rococó, una especie de suma teológica bellamente expuesta y ordenada, obra del autor Francisco Terán. La imaginería que se representa en sus dos cuerpos dorados pertenece al autor local Antonio de Castro y a los lucenses Baamonde y Riobó.
El primer cuerpo del retablo se establece con cuatro columnas de orden compuesto con las imágenes de San Rosendo y San Martín Dumiense intercaladas. En el centro, un expositor octogonal, obra posterior, sobre el cual se inicia la ascensión de ángeles con la virgen en brazos que conecta con el tema escultórico principal del segundo cuerpo.
El segundo cuerpo lo preside un grupo escultórico de la Asunción de la Virgen, titular de la Catedral, con el recibimiento de la Santísima Trinidad. A modo de apéndices, el retablo está flanqueado por las tallas en altorrelieve rococó de los Santos Pedro y Pablo culminados por representaciones de la fe y la caridad. En la parte superior destacan los medallones de San José, a la izquierda, y San Joaquín y Santa Ana, a la derecha. Todo el conjunto posee un rico estofado.
Los murales de la bóveda
Mención aparte merecen los murales al óleo de la bóveda del transepto del maestro Terán. Se trata de cuatro escenas del Antiguo Testamento que, junto a las pinturas del mismo autor situadas en la Capilla Mayor, constituyen uno de los murales más importantes del siglo XVIII en la provincia lucense.
