Construïda fora de les muralles de la ciutat, es creu que es va edificar sobre l'església paleocristiana erigida en honor al màrtir que dóna nom al temple. Als segles VI i VII es va convertir en un important centre de peregrinació. Durant l'ocupació musulmana de Girona va fer funcions de catedral, ja que la seu gironina va ser convertida en mesquita. Desprès de l'ocupació franca, passa a dependre de la catedral. Va ser fortificada per protegir-la dels múltiples atacs que va patir en estar situada extramurs.

L'edifici actual és el resultat de la barreja de diferents estils arquitectònics. Originàriament es va dissenyar en època romànica i a aquest temps correspon el disseny de la planta i la capçalera. Té planta basilical amb tres naus separades per quatre arcs formers de mig punt a cada banda de la nau central.

La nau principal acaba en un absis semicircular que sorprèn per les seves dimensions. Té la sobrietat dels absis romànics, però en canvi trobem grans finestrals gòtics, que il·luminen el seu interior.

La nau del costat sud està acabada en una absidiola semicircular. Al seu costat en podem trobar una altra corresponent a una capella. La nau del costat nord no té absidioles. Segurament es van destruir per construir la capella de sant Narcís en el segle XVIII.

Es creu que en aquest sector s'alçava l'antic campanar romànic, que va conviure amb el nou gòtic fins l'any 1370 . Malgrat que segueix l'estil gòtic, no es a acabar fins el segle XVI. 

Durant els anys 2007 i 2008 ha estat profundament restaurat. Les imatges que podeu veure de l'interior són prèvies a aquesta reforma.

La construcció iniciada al segle XII es va aturar a l'alçada del trifori. Es creu que dotze del catorze capitells de la zona de l'absis corresponen a l'antic claustre romànic. La majoria de capitells representen motius vegetals o animals, però n'hi ha alguns que representen la vida de sant Feliu i de sant Narcís, a qui estava dedicada l'església en el segle XI. Posteriorment es va construir un claustre gòtic (1357), que es va haver d'enderrocar l'any 1374 per millorar la defensa de la ciutat. 

Encastats a les parets del presbiteri trobem uns importants sarcòfags romans dels segles II i III que es van trobar a la zona en construir el temple.

També destaca el sepulcre gòtic de sant Narcís, així com un sarcòfag del segle XII que es troba a l'exterior del temple adossat al mur de la nau sud. Al frontal hi trobem representats dos àngels que sostenen un cercle on hi trobem un sol i al seu interior una creu.

Les obres es van continuar ja iniciat el segle XIV i amb estil gòtic. Les voltes de les naus són de creueria i les finestres del trifori, corresponents a la nau central, són apuntades . 

En l'actualitat s'està restaurant l'interior del temple. En netejar les voltes i els nervis de la nau central es va descobrir que conservaven la policromia d'època gòtica i que havien estat tapades amb una capa de calç durant el barroc.

Ara s'ha acabat la primera fase que ha permès dignificar els quatre trams més occidentals del temple. Aviat començarà la segona fase, que ha de concloure a finals de l'any 2009 i que permetrà tornar a brillar l'interior de Sant Feliu.

Al temple s'hi pot accedir per tres portes. La façana principal és barroca del segle XVII i havia d'estar flanquejada per dues torres, de les quals només es va construir una. 

La portada del costat nord es bastant austera. Està formada per un arc apuntat amb grans dovelles. En la part interior trobem una motllura, que es recolza en dues fines columnes amb els capitells esculpits. Està protegit per un senzill guardapols. Destaca l'element defensiu que podem trobar sobre la porta, al costat del qual s'obren finestres en forma d'espitllera.

En el mur sud trobem una altra porta de característiques similars a la del costat nord. En aquest cas conserva la policromia afegida al llarg dels segles. A banda i banda de la porta trobem arcs cecs apuntats, decorats amb traceries gòtiques, destinades a allotjar alguns sepulcres.