Del antiguo monasterio hoy en día sólo podemos contemplar la iglesia. Fue construido el año 833, cuando el conde carolingio Aznar Galíndez se establece en esta zona, en los inicios de los nuevos condados aragoneses. Se convirtió en cuna del reino de Aragón y recibió el favor de sus monarcas. En 1072 se estableció una comunidad de monjes agustinianos. Cinco años más tarde Sancho Ramírez lo designa como capilla real. El futuro rey Alfonso I el batallador, vivió su niñez en este monasterio, motivo por el cual posteriormente recibió muchos favores cuando éste fue rey.

El edificio responde al gusto carolingio y esto lo hace único en nuestro país. Gracias a unas excavaciones que se llevaron a cabo durante el verano de 1992, se confirmó que anteriormente había existido un monasterio de época visigoda. La iglesia era de tres naves con ábside rectangular. Se sugirió mantener visibles estos hallazgos, sin que interfirieran al culto religioso, pero como en la mayoría de ocasiones se optó por la solución más práctica y económica que es la de volver a taparlas. 

El templo actual tiene una única nave con planta de cruz latina. Se cree que originariamente tenía dos naves laterales, tal y como especifica la liturgia carolingia. Los grandes arcos ciegos que se pueden ver desde el exterior podrían ser los arcos formeros que separaban las naves. Probablemente fue en el siglo XIII cuando se eliminaron las naves laterales, durante unas obras de restauración que se realizaron, debido al mal estado en que se encontraba el cenobio.

En el crucero se levantaba un cimborio con cúpula semiesférica, del que queda la estructura exterior. Al derrumbarse la cúpula en un incendio, se sustituyó por una sencilla bóveda de arista, que últimamente se ha rehecho en forma de bóveda de cañón orientada en la dirección de los brazos del transepto.

La nave acaba en un gran ábside semicircular por el interior y con forma poligonal por la parte exterior. En las aristas podemos encontrar unos contrafuertes que a partir de la altura de las ventanas se transforman en triangulares, forma que no encontramos en ningún otro lugar de Aragón.

El ábside está decorado interiormente con cinco arcos de medio punto enmarcados entre dos líneas de imposta. Los arcos impares tienen una ventana de medio punto en su interior, mientras que los otros dos sólo cumplen funciones decorativas, ya que son ciegos.  El ábside se cubre con bóveda de cuarto de esfera, que se convierte en bóveda de cañón en el tramo presbiterial. La línea de imposta superior tiene continuidad por todo el templo y sirve de inicio de la bóveda de cañón, reforzada con arcos fajones, con que está cubierta la nave.

En los brazos del transepto están decorados con arcos ciegos dispuestos en tres niveles, una estructura poco habitual. También podemos encontrar unas absidiolas excavadas en el muro oeste y en los muros norte y sur, en función del brazo del crucero en que nos encontramos.  Actualmente podemos observar varios retablos de los siglos XV y XVIII muy interesantes.

En el brazo norte del transepto podemos encontrar una interesante sorpresa: se trata de una talla policromada de un Cristo Crucificado del siglo XIII. Estaba oculto en una especie de sepulcro, seguramente se escondió durante algún conflicto bélico por evitar su destrucción. Se encontró durante las obras de restauración del templo. Destaca por su expresión serena, sus cabellos y el curioso ombligo en forma de espiral.

Ante la puerta lateral del templo podemos ver la talla románica de la Virgen de Siresa. Es del siglo XIII y la Virgen María tiene el Niño sentado a su regazo. También hay otra talla en el ábside. En este caso se trata de una imagen de San Pedro del siglo XVIII, patrón del templo. 

Otro de los aspectos que hacen a Siresa totalmente diferente del resto de monasterios españoles es la estructura situada a los pies de la nave, en el muro oeste. Encontramos una estancia elevada, en forma de tribuna, con un estilo constructivo que nos recuerda al carolingio. La nave está cubierta con bóveda de arista y actualmente acoge el coro con antiguos libros de canto gregoriano.

El muro oeste presenta una torre con una puerta de acceso al templo en su  parte inferior. La puerta es muy sencilla y sólo destaca por el crismón, que se añadió en el siglo XII.

Quedan dos elementos más por analizar. El primero es una lápida de mármol blanco del siglo IV.  Es un escrito romano que describe el mal estado de la vía romana (Viam Famosam) que iba de Caesaraugusta hasta la Galia, una vía de mucha importancia militar .

El otro elemento seria una pila bautismal antigua, junto a la que encontramos una basa de columna con bolas en sus esquinas, que no tiene nada a ver con el resto del templo. Se desconoce cual era su uso. Parece estar datada en el siglo XII.