De R.K. St.-Plechelmusbasiliek (St.-Plechelmusplein 4), oorspronkelijk gewijd aan St. Silvester, is een kruisbasiliek met driezijdig gesloten koor; ze heeft een zeer forse westtoren van vijf geledingen, waarvan de vierzijdige ingesnoerde spits bekroond is met een lantaarn. Aan de waarschijnlijk in de karolingische tijd gestichte kerk verbond de Utrechtse bisschop Balderik in 954 een kapittel. In de middeleeuwen was het een van de zeven belangrijkste kapittelkerken van het bisdom Utrecht en ze zou die positie tot 1633 behouden. In 1923 werden bij graafwerk ten noorden van de toren funderingen aangetroffen, die mogelijk behoren bij een voorganger; over de vorm daarvan is verder niets bekend.
In de tweede helft van de 12de eeuw verrees een romaanse kruisbasiliek in Bentheimer zandsteen. De romaanse delen van de kerk zijn uitwendig nagenoeg geheel vlak en onversierd. Alleen de absidiool tegen het zuiderdwarspand heeft een muurgeleding van slanke colonnetten en rondbogen. Tussen deze absis en het koor staat een kleine rechthoekige uitbouw met verdieping. Ongeveer in het midden van de romaanse noordbeuk zit een oorspronkelijke ingang. In het midden van de 15de eeuw, mogelijk als herstel na de stadsbrand van 1447, maakte de romaanse koorabsis plaats voor een driezijdig gesloten gotisch koor. In het laatste kwart van de 15de eeuw verving men de romaanse zuidbeuk door een gotische zijbeuk, die ongeveer even hoog en breed is als de oude middenbeuk, maar door stergewelven wordt overkluisd. De middelen ontbraken evenwel om de verbouwing tot hallenkerk te voltooien. Bij de stadsbrand van 1492 zijn waarschijnlijk alle kappen verbrand. De kap van het gotische koor is vroeg-16de-eeuws. Bij het gefaseerd uitgevoerde herstel is toen mogelijk ook de romaanse sacristie door de huidige laatgotische sacristie vervangen. Bij de bouw daarvan zijn aan de noordoostzijde een romaanse uitbouw en de absis ten noorden van het koor verdwenen.
De kerk leed waarschijnlijk in de eerste decennia van de Tachtigjarige Oorlog schade. Van 1633 tot 1810 was de kerk in protestantse handen. Na de teruggave werd het verwaarloosde gebouw hersteld. De toren liep in 1826 zware stormschade op. Bij de kerkrestauratie in 1891-1900, onder leiding van J.Th.J. Cuypers, raakte de noordbeuk een 17de-eeuwse, als Latijnse school gebruikte verdieping kwijt. De omstreeks 1500 verdwenen noordelijke absis werd naar het model van het zuidelijke exemplaar herbouwd. In 1922-'25 zijn bij een tweede restauratiefase onder dezelfde leiding alle daken en muren hersteld. In 1930 verrees ten oosten van de 16de-eeuwse sacristie een nieuwe sacristie met verwarmingskelder, naar ontwerp van G. de Hoog in neoromaanse stijl.
Inwendig is de romaanse kerk iets rijker uitgevoerd dan uitwendig. De hoofdpijlers, in het bijzonder de naar elkaar toegewende zijden van de kruispijlers, zijn voorzien van slanke colonnetten met opmerkelijke kapitelen. De dwarspanden en het oostelijk einde van de romaanse zijbeuk hebben driekwart-zuilen met teerlingkapitelen. De Plechelmuskerk is naast de abdijkerk van Rolduc het enige goed bewaarde voorbeeld in ons land van een rijp-romaanse gewelfde basiliek volgens het gebonden stelsel, opgetrokken naar een vast plan. Bij de restauratie van 1922-'25 is het interieur, met uitzondering van de gewelven, ontpleisterd. Boven de sacristiepoortjes in het dwarsschip zitten twee romaanse reliëfs van naar elkander toegewende leeuwen. In de laatgotische koorsluiting zijn een vrij eenvoudige sedilia, samengesteld uit sarcofaagdeksels, een piscina en een sacramentshuisje aangebracht. Tot de inventaris behoren enkele vroege beelden, waaronder een eikenhouten Piëta (omstreeks 1500) en een beeld van St. Rochus (16de eeuw). Verder zijn er enkele 17de-eeuwse schilderijen en een drieluik in vroege renaissance-stijl, omstreeks 1527-'33 door Pieter Coecke van Aelst in Antwerpen gemaakt. De schatkamer herbergt een verzameling liturgisch zilverwerk, waaronder als voornaamste stuk het verguld zilveren reliekhoofd van St. Plechelmus, vermoedelijk Westfaals drijfwerk uit de tweede helft van de 15de eeuw. De kerk bevat verder een barokke preekstoel (omstreeks 1700), afkomstig uit klooster Bentlage bij Rheine (D.) en een 19de-eeuws orgel van J.F. Witte, afkomstig uit de Grote Kerk in Hoorn. Tot de latere inventaris behoren onder meer een grote schildering op doek, voorstellende scènes uit het leven van St. Willibrord (late 19de eeuw), enkele beelden uit het atelier van Mengelberg, twee beelden en de schilderingen boven het kruis- en driekoningenaltaar (1906) door atelier Cuypers, kruiswegstaties (1924) door H. Repke, het hoofd- en het zijaltaar (omstreeks 1930) door Van Roosmalen en de bronzen communiebank door J.E. en L. Brom (1953). De gebrandschilderde ramen zijn van J. Schoemaker (circa 1965).
De zware toren aan de westzijde dagtekent in hoofdzaak uit het midden en de tweede helft van de 13e eeuw. De vier oudste geledingen van de toren zijn versierd met lisenen, boogfriezen, gekoppelde spitsboognissen en galmgaten met hoek- en middencolonnetten. De vijfde geleding is vermoedelijk toegevoegd na de brand in 1492. Boven de nauwe, niet oorspronkelijke toreningang bevond zich tot 1826 een groot driedelig venster, waarvan de ontlastingsboog nog over is. De toren werd in 1936-'38 onder leiding van J.Th.J. Cuypers gerestaureerd. Het torenportaal is voorzien van sierlijke, vroeggotische bladkapitelen en overeenkomstige hoekcolonnetten onder het achtdelige gewelf. Het is niet geheel onmogelijk dat deze torenruimte vroeger bestemd is geweest als westelijk koor ten dienste van de parochie.
