Der heute so geschlossen wirkende Baukörper der ältesten Stadtkirche Siegburgs wuchs in Wirklichkeit in über 350 Jahren in drei verschiedenen großen Baukampagnen zusammen. In den Jahren 1169 bis 1220 entstand eine romanische Emporenkirche. Der gotische Chor wurde zwischen 1265 -1270 als Teil einer größeren Baumaßnahme begonnen, die vermutlich die gesamte romanische Kirche ersetzen sollte, aus finanziellen Gründen aber nach der Fertigstellung des Chores eingestellt wurde.

In der Blütezeit Siegburgs im 16. Jahrhundert ging man daran, das niedrige Mittelschiff dem Chor anzupassen. Das Mittelschiff wurde im spätgotischen Stil erhöht und eingewölbt, das südliche Seitenschiff mit Vorhalle komplett abgerissen und mit geänderter Raumhöhe und Lichtführung wiederaufgebaut. Am nördlichen Seitenschiff erneuerte man das Emporengeschoss und baute einen Treppenturm an, der Erd- und Emporengeschoss verbindet.

Weder Stadtbrände noch bauliche Eingriffe veränderten die Kirche grundlegend. Mit der letzten großen Restaurierung erhielt die Kirche 1988 ihre schön gestaltete farbige Fassade.

Die Kirche beherbergt heute in der sogenannten Schatzkammer St. Servatius auch den ehemaligen Kirchenschatz der Benediktinerabtei St. Michael, der im Zuge der Säkularisierung erst herrenlos, dann 1812 der Pfarrkirche zugesprochen worden war. Die einzigartige Sammlung, überwiegend aus dem 12.-13. Jahrhundert, umfasst u. a. fünf Schreine, vier kleinere Reliquiare, Tragaltäre, Elfenbeinarbeiten und byzantinische Seidenstoffe sowie Kirchengerät aus dem Barock.

Im ständig geöffneten Vorraum steht ein romanischer Taufstein mit Kleeblattbogenverzierungen. Durch ein Ziergitter schaut man in das mit acht Apostelfiguren geschmückte Kirchenschiff, von denen sechs aus der Kölner Werkstatt des „meister Tilmann bildensnider“ (um 1521) stammen. Am nördlichen Chorpfeiler befindet sich auf einer Konsole eine lebensgroße Plastik der Muttergottes mit Kind (Lindenholz, farbig gefasst), ein Werk des Augsburgers Jeremias Geißelbrunn nach 1640. Zum Altar gehört ein aus der Zisterzienserkirche des Klosters Heisterbach transloziertes Antependium aus dem 18. Jahrhundert. Der neugotische Altar stammt aus dem Jahr 1903. Der nach dem Zweiten Vatikanischen Konzil aufgestellte neue Altarblock und Lesepult wurden zusammen mit dem über dem Altar hängenden Kreuz von Sepp Hürten aus Köln gefertigt. Der hierbei eingearbeitete Christus-Corpus ist eine alpenländische Arbeit um 1500.