On y entre par un porche établi sur une croisée d’ogives surmontée d’une accolade fleuronnée construit en 1505. A l’intérieur, la nef apparaît très vaste et coupée dans un angle par le clocher qui n’est qu’une tour de défense du prieuré, partie la plus ancienne de l’édifice, qui a été surélevée.

En allant vers le chœur, on trouve la chapelle Notre Dame de l’Assomption, datant de 1519, à deux travées d’ogives, puis la chapelle des Saints Crépin et Crépinien, construite également sur croisée d’ogives en 1526 par la confrérie des cordonniers.

Le maître autel, en bois doré, est l’œuvre d’un sculpteur bollénois, Philippe Mézangeau, auquel il fut commandé en 1656. La Collégiale Saint Martin a été classée Monument Historique en 1909.

Au XVIème siècle, la Collégiale de Bollène est incendiée par les armées protestantes du baron des Adrets.

La municipalité a engagé, dès 2008, la restauration de la Collégiale, avec la restauration de la sacristie (2009), des toitures des chapelles nord (2010) et de l’intérieur des chapelles sud (2011).