Die romanische Grundstruktur der Stiftskirche ist trotz zahlreicher Veränderungen bis heute erhalten geblieben. Die Kirche wurde 1114 bis 1136 als dreischiffige Basilika mit Querhaus und Vierungsturm errichtet. Die Tatsache, dass es sich um den größten Kirchenbau im damaligen Österreich handelte und die rasche Bauzeit, zeigen, wie wichtig diese ehrgeizige Gründung für Leopold III. gewesen sein muss.
Das äußere Erscheinungsbild ist heute stark von der Restaurierung des 19. Jahrhunderts geprägt. Im Inneren ist der mittelalterliche Charakter durch die durchgreifenden Barockisierungsmaßnahmen des 17. und 18. Jahrhunderts gänzlich verloren gegangen. Aus der dreischiffigen Basilika wurde eine Saalkirche mit Seitenkapellen.
Auf dem kunstvoll geschnitzte Chorgestühl, das nach Entwurf von Matthias Steinl 1723/24 von mehreren Künstlern geschnitzt wurde, sind auf den Rückenlehnen die Wappen aller habsburgischen Erblande angebracht, als Symbol dafür, dass die Chorherren hier für alle Länder beten. Über dem nördlichen Gestühl befindet sich das Kaiseroratorium, der Platz für den Kaiser und seine Familie bei den alljährlichen Feierlichkeiten zu Ehren des hl. Leopold am 15. November; ihm gegenüber die Chororgel mit einem Prospekt aus dem Jahr 1780, in dessen Innerem ein neues Werk steckt.
Rund 100 Jahre nach der letzten Renovierung und 60 Jahre nach der letzten Reinigung der Deckenfresken wurde 1997 eine umfangreiche, fast 10 Jahre dauernde Gesamtrenovierung der Stiftskirche innen und außen begonnen: Als erster Schritt wurde die völlig veraltete Elektrik ausgetauscht und zur Regulierung der Luftfeuchtigkeit die Basilika mit einer computergesteuerten Klimaanlage ausgestattet.
Dann begann ein Team von Restauratoren mit der Reinigung der Wände und Deckenfresken, Bekämpfung des Holzwurms in den Holzteilen, Neuvergoldung, Ergänzung und Freilegen von übertünchten Fresken.
Außen wurde die Fassade gereinigt, von Pflanzenbewuchs befreit, fehlende Fassadenteile ergänzt und das komplette Kirchendach mit einem Unterdach versehen und neu eingedeckt.