Cuando se entra a la Iglesia de San Francisco, es impresionante la belleza del perfecto artesonado que adorna el cielo de la nave central del templo, además de conformar el techo, contribuye a la solidez de la estructura y que tantos terremotos le ha permitido sobrevivir. Es una joya colonial arquitectónica del año 1615 que aún podemos apreciar.
Se imponen, asimismo, en contraste con este artesonado, los enormes muros blancos de piedra, denotando todo el esplendor colonial de la iglesia, configurando de esta manera a uno de los pocos ejemplos de arquitectura y arte colonial que hay en la ciudad.
En uno de los costados, en una vitrina, se aprecia la imagen de «El Señor de la Caña», imagen en madera policromada, traída de Perú.
En la nave central, podemos apreciar un púlpito y al final de la nave se encuentra el Altar Mayor presidido por la Virgen del Perpetuo Socorro, aquella imagen que trajo consigo Pedro de Valdivia. Esta imagen del siglo XVI, de talla en madera y policromada, representa a María en la advocación de la Asunción, a la cual los conquistadores la llamaron Virgen del Socorro. El Niño Jesús que sostiene entre sus brazos, fue colocado posteriormente. La visten con trajes del siglo XIX.
Acompañan a la Virgen, dos esculturas una de San Francisco y la otra de Santo Domingo. En la parte superior del altar se pueden apreciar las esculturas de cuatro ángeles y una pintura al óleo. El altar está compuesto, además, por ocho columnas de estilo corintio.
En el Presbiterio, se puede apreciar lo que se recuperó después del terremoto de 1647 de la sillería del coro, hermoso trabajo chileno en madera de ciprés del siglo XVII, con motivos renacentistas es la talla más antigua que se conserva en Chile.
Sobre el Presbiterio, en el techo, se encuentra una linterna octogonal, ricamente ornamentada en sus caras y que culmina en la parte superior con vidrios que dotan de gran luminosidad a esta zona, construida en 1881.
Las naves laterales tienen el cielo en madera machihembrada, decorada con algunas molduras y resaltan las pinturas con motivos religiosos. Los altares de estilo barroco, fueron reemplazados por otros de estilo neoclásico en 1881.
Nave lateral norte (desde la entrada).
Se aprecia un Crucifijo en madera, abajo la imagen de la Virgen y Madre Dolorosa.
Altar San Francisco, está presidido por una imagen de San Francisco con una gran cruz en su mano, arriba se puede leer “Sanctus Didacus”. Lo acompañan San Cayetano y San Roque. El altar es de mármol blanco con columnas de estilo corintio y el piso combina mármoles blancos y negros.
Altar de San José, presidido por una imagen de San José que tiene una vara en la mano, arriba se puede leer “Jesús María Joseph”. El altar es de mármol blanco y negro, con columnas de estilo corintio, construido por el arquitecto Eusebio Chelli.
Altar de San Francisco, presidido por una imagen de San Francisco. El altar es blanco, con columnas estilo corintio en mármol café jaspeado.
Altar del Sagrado Corazón de Jesús, presidido por una escultura de Jesús. Lo acompañan dos esculturas de Santos. Es una capilla independiente al Altar Mayor y se conecta con éste a través de una puerta pequeña. El altar está construido en mármol blanco, con dos columnas estilo corintio en mármol verde.
Nave lateral sur (desde la entrada).
Altar de San Buenaventura, altar de mármol blanco, con columnas de estilo corintio y ábaco chaflanado y aplicaciones en mármol negro, imagen de Santo en madera policromada.
Altar de Nuestra Señora del Carmen, altar de mármol blanco con columnas estilo corintio, presidido por una imagen en madera policromada de la Virgen del Carmen.
Altar de Jesús, presidido por una imagen de madera policromada de Jesús en la Cruz agónico, acompañado por dos Santas; altar en mármol blanco con columnas estilo corintio, arriba se lee “Salvatori Mundi”.
Altar de San Antonio, presidido por una imagen de San Antonio. Es una capilla independiente al Altar Mayor, comunicados por una pequeña puerta. El altar es construido en mármol y con columnas de estilo corintio.