Möglicherweise auf zahlreiche Stadtbrände ist es zurückzuführen, dass Schriftquellen zur Gründung der Frankenberger Liebfrauenkirche fehlen und zur mittelalterlichen Geschichte rar sind. Die Kirche gehörte ursprünglich als Filiale zur Pfarre Geismar, die dem Patronat der Vögte von Keseberg unterstand, und wurde 1.6.1254 durch Sophie Landgräfin von Hessen dem Propst des Klosters St. Georgenberg unterstellt. Zu dessen Wahl wurde dem Stadtrat ein Mitspracherecht eingeräumt, so dass eine Mitwirkung bei der Besetzung der Pfarrstelle durch die Stadt gewährleistet war. Der Chronist Wigand Gerstenberg genannt Budenbender (1457-1522), der Priester an der Liebfrauenkirche war, überliefert die übrigen bekannten Ereignisse und Daten. Für das Jahr 1286 berichtet er von der Grundsteinlegung zum Bau des heutigen „Münsters" („duss nuwe monster") durch Heinrich, Landgraf von Hessen, angeblich nachdem die alte Kirche an der Stelle abgebrochen worden war. Bereits wenige Jahre später, 1291, wurde die Kirche dem Kloster inkorporiert. Auf Initiative des Landgrafen versprach die Äbtissin dem Rat 1302, zur Pfarrerwahl Burgmänner, Schöffen und „Vornehmste" der Stadt hinzuzuziehen, bevor der Erwählte dem Landgrafen präsentiert würde. St. Georgenberg verzichtete 1392 auf seine Rechte, und Hermann Landgraf von Hessen übertrug die Pfarrei der Johanniterkommende in Wiesenfeld. Hermann behielt sich das Patronatsrecht vor, allerdings wiederum unter Mitsprache des Stadtrats, dem die Zünfte einen Bewerber vorschlugen. Die Johanniter behielten ihre Rechte bis zur Reformation 1527.

Der Baufortgang war indess schleppend. Das dem Bau zugrunde liegende Maß wurde zur Gewährleistung der Baukontinuität in eine Wand (heute im Heizungskeller) eingemeißelt. Es beträgt 1 Rute = 6,025 m und weist in einer Inschrift darauf hin, dass es „unser" Maß sei und zur Abmessung der Mansen (Flächen) passe: „Aspice qui transis virgam quia congrua mansis hec mensura crucis spacium si de cruce ducis". Die Ausstattung der Kirche umfasste zwölf Altäre, die 1337 genannt werden und vermuten lassen, dass Lang- und Querhaus zumindest unter Dach waren. Erst 1353 wurde der Hauptaltar geweiht und war somit der Chor unter der Bauleitung des Tyle von Frankenberg weitgehend fertig gestellt. 1359 ertönten aus dem Westturm Glocken über der Stadt - 1476 waren es sieben -, seit 1381 auch eine Orgel im Kircheninnenraum, ferner wird eine kunstvolle Uhr genannt. Die Stiftung des Frankenberger Bürgers und Altaristen der Liebfrauenkirche, Johann von Kassel, im Jahr 1373 ermöglichte den Bau der Marienkapelle ebenfalls unter der Leitung des Tyle von Frankenberg. Von Dehn-Rotfelser berichtet von der Grabinschrift Johanns am Außenbau von 1386, die allerdings auch nachträglich dort angebracht worden sein kann.

Nachdem bereits 1434 der Hahn durch ein Unwetter vom Kirchturm gerissen worden war, vernichtete der große Stadtbrand vom 9.5.1476 alle Dachwerke und den Turmhelm; die Gewölbe waren zwar teilweise durchschlagen, ein Ausbrennen des Innenraums konnte aber verhindert werden. Nach einem Spendenaufruf durch Landgraf Heinrich III. 1481 begann der Wiederaufbau. Wigand Gerstenberg ließ 1486 eine neue Kirchhofsmauer errichten, 1490 erfolgte der Guss einer weiteren Glocke. Die Verehrung der hessischen Landgrafen für das Marienbild der Kirche wird besonders deutlich durch die Stiftung eines Wachsbildes von 111 Pfund Gewicht durch Wilhelm III., das er neben ein weiteres, von seinem Großvater Ludwig I. gestiftetes setzen ließ. Erneute einschneidende Veränderungen erlebte die Kirche ab 1604 durch die Einführung des reformierten Bekenntnisses durch Landgraf Moritz „dem Gelehrten" (1572-1632) und der damit verbundenen Vernichtung zahlreicher Bilder und Plastiken, sowie einen erneuten Brand des Kirchturms durch Blitzschlag 1607 und den Verlust von fünf Glocken, dem der Bau einer gedrungenen, 1895 wieder entfernten Renaissancehaube folgte.

Seit 1727 mehrten sich die Klagen über Schäden an den Dachwerken und die zunehmende Baufälligkeit der Kirche, die noch dadurch fortschritt, dass sich 1762 mehr als 100 Soldaten auf dem Kirchhof verschanzt hatten und die „Befestigung" erst nach zähen Kämpfen eingenommen werden konnte. Die Chorgewölbe wurden entfernt und der Raum durch eine Flachdecke abgeschlossen, erst in den 1830er Jahren erhielt die Marienkapelle wieder ein Dach. Bei wiederholten Reparaturen wurde der Chordachreiter entfernt, bei einem Sturm 52 Fensterfelder zerstört, die 1842 teilweise mit Holz verschlagen waren. Zwischen 1864 und 1868 erfolgte die Restaurierung der Liebfrauenkirche nach Plänen von Georg Gottlob Ungewitter. Damals wurde der Chor neu gewölbt, die Restaurierung der Marienkapelle und des Turms, der nach einem Blitzschlag 1895 seinen heutigen Turmhelm erhielt, schlossen sich an. Nachdem die Kirche den Zweiten Weltkrieg nahezu unbeschadet überstanden hatte, erfolgten zwischen 1951 und 1969 sowie von 1987 bis 1996 erneute Restaurierungen und Ergänzungen der Ausstattung.

Die Kirche liegt hoch und weithin sichtbar über Eder und Unterstadt in der westlichen Oberstadt, unmittelbar östlich bzw. nordöstlich des Burgbezirks, auf einem vermutlich planierten und aufgeschütteten, nach Osten zur Stadt hin abfallenden Plateau. Als Bauplatz ist nicht die Sichtachse des Ober- oder des Untermarktes gewählt, sondern die Verlängerung des Baublocks zwischen beiden Märkten nach Westen.

Nach einer bereits im Mittelalter in Frankenberg verbreiteten Sage soll die 1286 begonnene, heutige Kirche bereits die dritte an dieser Stelle sein. Archäologische Belege fehlen dafür bislang, allerdings sprechen die Nähe zur Burganlage und die beherrschende Lage am Hang über der Eder sowie die im Bauverlauf späte Errichtung des Chores, die zumindest den teilweisen Fortbestand der Vorgängerkirche noch während des Chorbaus nahe legt, für einen wahren Kern der Sage.

Lang- und Querhaus: Dreischiffige, vierjochige Vollhalle aus Hausteinquadern mit quadratischen Seitenschiffs- und doppelt so breiten Hauptschiffjochen, der zwei Joche tiefe Westturm ist in die Seitenschiffe eingebunden. Vier Kantonierte Freipfeilerpaare - am Turm ist in dessen Mauerwerk ein fünftes Paar eingeschoben - mit hohen, für die Dienste polygonalen Basen tragen über Pfeilerkern und Dienste in einer Höhe durchlaufende Kapitelle, die teils mit in zwei Reihen angeordneten Knospen oder entfalteten Blättern, teils auch mit wie angeheftet wirkendem Blattwerk geschmückt sind. Die Wandvorlagen dagegen sind fünfteilig und zueinander über Kehlen verschliffen; der Mitteldienst trägt den Gurt, die flankierenden Dienste die Diagonalrippen und die äußeren, kleineren Dienste die Wandschilde. Die aus einfachem Plättchen und Viertelkehle gebildeten Kapitellplatten treten kaum über das Laubwerk der Kapitelle vor. Die Scheidbögen zwischen den Schiffen sind über Kehlen und Plättchen breit angelegt, während die Gurte - in den Seitenschiffen um mehr als zwei Meter gestelzt - und die Diagonalrippen gleichsam davon den mittleren Zug vereinzeln und somit erheblich schlanker ausgeprägt sind. Die Laubwerkornamentik der Kapitelle wird in den Schlusssteinen aufgegriffen und symmetrisch so angeordnet, dass sich häufig eine mehr oder minder ausgeprägte Kreuzform ergibt.

Das Bausystem setzt sich in die durch eine Planänderung für den Chorbau ungleiche Dreichoranlage fort: Über drei Gurtbögen in der Form der Scheidbögen nach Norden, Süden und Osten ist eine annähernd quadratische Vierung ausgebildet, an die sich in die genannten Richtungen zunächst Vorjoche nach Art und Größe der Mittelschiffsjoche und nach Norden und Süden 5/8-Polygone anschließen. Unregelmäßigkeiten ergeben sich an den Anschlüssen der Polygone an den Seitenschiffwänden - die Vorlagen der Seitenschiffe werden dreiviertelrund fortgeführt, finden aber nach Osten keine Entsprechung, weil die Vorlagen in den Polygon-Innenecken schwächer ausgebildet sind - sowie an der Ostseite der Vierung, wo jeweils zwei Gurtbögen auf aus den Ecken vorgeschobenen, zu Dreiviertel ausgebildeten kantonierten Pfeilern aufliegen. Der Schlussstein der Vierung ist offen, während die übrigen Schlusssteine denen des Hallenlanghauses entsprechen. Die 1478/80 erneuerte Ausmalung wurde 1957 entdeckt und 1962 freigelegt: Die Architekturglieder in warmem Rot mit Fugung, die Kapitelle farbig, die Gewölbekappen mit Ranken, Früchten und Vögeln, in der Vierung die Wundmale Christi, Wappen und Handwerkerzeichen.

Die Raumaufteilung spiegelt sich im kompakten Außenbau wider. Zwischen der engen Folge von tiefen, über drei Wasserschlägen nur wenige gestufen Strebepfeilern sind die Wände mit in den Gewänden tief gekehlten, zweibahnigen Fenstern geöffnet. Ihre Einzelbahnen laufen über Nasen in liegenden, leicht sphärischen Dreipässen aus, die einen stehenden Vierpass tragen. Eine Ausnahme bilden die einbahnigen Westfenster der Polygone, da hier die Wandabschnitte schmaler sind. Der Hauptzugang zur Kirche erfolgt von Süden über ein straff in das Wandsegment eingepasstes Doppelportal mit hohem, durchfenstertem Maßwerktympanon. Stehende Vierpässe nehmen hier die Kreuzform auf, im zentralen großen Vierpass mit Nasen und Lilienendungen nach innen. Die Profillaibung wird nicht durch Kapitelle unterbrochen, ist im oberen Bereich aber durch in kleinen Drachen endenden Krabbenreihen geschmückt. Einfachere Portale (teils vermauert) in den Polygonstirnseiten und im Gelenkjoch zum Chor bilden untergeordnete Zugänge. Die den Rhythmus der Joche aufgreifende Bedachung über auch an den Strebepfeilern durchlaufendem, tiefen Gesims stammt aus der Zeit nach 1910 und ersetzt ein auf alten Fotos erkennbares einheitliches Satteldach aus der Zeit nach 1478, im Querschnitt bei Dehn-Rotfelser der Kombination aus einem im unteren Bereich stehenden und im oberen liegenden Stuhl.

Die Frankenberger Liebfrauenkirche gilt als jener Nachfolgebau der 1283 vollendeten Elisabethkirche in Marburg, der Anlage und Formrepertoire am getreuesten imitiert, wenngleich in kleineren Dimensionen; beträgt die lichte Höhe in Marburg 19,10 m, sind es in Frankenberg 12,25 m. Proportional dazu sind auch die übrigen Raummaße reduziert, kaum jedoch Detailmaße wie z.B. die Pfeilerstärken, was zu einem gedrungenen Raumeindruck führt. Zudem gibt es teils erhebliche Unterschiede: die Marburger Doppelturmanlage ist in Frankenberg in einen starken Westturm umgebildet, die Doppelreihe von Fenstern in den Außenwänden sind durch durchgehende Fenster ersetzt, die Vierungspfeiler entsprechen den Langhauspfeilern und sind nicht stärker ausgebildet, der Haupteingang ist nach Süden ausgerichtet, indirekt also zur Stadt. Formänderungen finden sicherlich in der langen Bauzeit von etwa 50 Jahren ihre Begründung, wozu letzthin auch der Beschluss passt, den Ostchor des Trikonchos nicht analog zu den beiden Querarmen auszuführen, sondern einen größeren und repräsentativeren Hauptchor zu erbauen. Dennoch spiegelt die Architektur zusammen mit dem Patrozinium der Hospitalkapelle, St. Elisabeth, eine geistliche wie politische Ausrichtung auf Marburg und das landgräflich-hessische Haus.

Chor und Sakristei, sog. Annenkapelle: An das ältere Chorvorjoch wurden nach Osten zwei Chorjoche ebenfalls im Seitenverhältnis 1 : 2 sowie ein 5/8-Polygon angefügt. Allerdings ist der Chor beiderseits etwa um Mauerstärke breiter und deutlich höher als Vorjoch bzw. Mittelschiff und Vierung, was darauf hindeutet, dass ein älterer Chor - des Vorgängerbaus oder das zum Trikonchos gehörende Polygon - während des Bauvorgangs in Benutzung blieb. Die Ostabschlüsse des Vorjochs, das vielleicht für einen Lettner beiderseits mit Türen versehen wurde (im Süden gewölbte kleine Vorhalle) wurden pfeilerartig gerundet und mit einem Kapitellband versehen. Das ältere System aus Langhaus und Trikonchos wurde konstruktiv und weitgehend auch stilistisch beibehalten: Fünfer- bzw. im Polygon Dreierbündel aus Vorlagen, die Blattkapitelle gleicher Höhe tragen, auf denen Gurt- und Diagonalrippen (erneuert 1864/68) gleicher Profilierung ruhen. Eine Nobilitierung erfuhr der Chor durch die die Dienste unterbrechenden Figurenkonsolen und -baldachine, die auf das Ostvorjoch und die Vierungspfeiler ausgedehnt wurden. Die Konsolen laufen in Männerköpfen aus, die in vegetabiles Blattwerk eingebunden sind. Dreibahnige Maßwerkfenster mit gestapelten Vierpässen gewichten den Chor im Eindruck des Gesamtraums auch durch die Lichtwirkung und weisen auf die Stilstufe um die Mitte des 14. Jahrhunderts. Sie offenbart sich im durch das nach Osten abfallende Gelände monumental wirkenden Außenbau noch deutlicher als im Innenraum. Die breiteren Wandabschnitte, die größeren Fensterflächen, das aus den Fenstersohlbänken heraus umlaufende Gesims und besonders die im oberen Teil schlankeren Strebepfeiler ohne umlaufendes Kranzgesims - sie trugen ursprünglich Wasserspeier und große Fialen, die die Vertikaltendenz zusätzlich betonten - tragen zu einer großzügigen Wirkung bei und bilden Merkmale späterer Chorbauten als „gläserne Schreine".

Die ehemalige Sakristei und heutige Annenkapelle steht überwiegend im Mauerverband mit dem Chor und ist in zwei Jochen mit flachem Ostschluss gewölbt. Ein breiter Gurt aus Flächen trennt die Kreuzrippengewölbe ohne Wandschilde voneinander. Zweibahnige Fenster mit stehenden Vierpässen belichten den Raum. Der Zugang vom Chor aus erfolgt im Ostjoch; das chorseitige Portaltympanon greift mit einer Darstellung des in Maßwerknasen eingepassten Eichenbaums Motive aus der Marburger Elisabethkirche zitathaft auf. Über eine schmale Wendeltreppe in der Südwestecke, die nur zum Teil in die Mauer getieft ist, erfolgt der Zugang zum Obergeschoss, dessen kleine, schmale Rechteckfensterchen darauf hinweisen, das hier vermutlich Bibliothek und Archiv untergebracht waren. Es war ursprünglich ebenfalls gewölbt, aber schon in den Jahren vor 1870 waren die Gewölbe nicht mehr vorhanden. Die Wendeltreppe führt in ihrer im oberen Abschluss über dem Dach der Sakristei sichtbaren Fortsetzung in den Dachraum des Chores. Die Renovierung erfolgte zwischen 1994 und 1996.

Der Frankenberger Hochchor verbindet die stilistische und ansatzweise auch konzeptionelle Fortsetzung der älteren Bauteile mit zur Mitte des 14. Jahrhunderts moderneren Baugestaltung. Er ist Teil einer ganzen Gruppe vergleichbarer Chorneubauten, von denen der der Warburger Neustädter Johanniskirche - erster Abschnitt eines nicht ausgeführten Gesamtneubaus - sicherlich der ähnlichste ist, wenngleich erst 1366 begonnen. Zur nahezu übereinstimmenden Grundrissform einschließlich der Sakristei gesellen sich ein konstruktiv und stilistisch ähnliches Wand- und Gewölbesystem, Konsolen und Baldachine für Figuren sowie breite, hier vierbahnige Maßwerkfenster mit sphärischen Formen im Couronnement, die in Frankenberg vorgebildet sind. In Warburg „moderner" und formenreicher sind unter anderem Wanddekoration, Rippenformen und Kapitellplastik. Verwandt sind auch die Chöre der Pfarrkirchen in Korbach und Homberg.

Westturm: Im Grundriss ersetzt der Westturm die beiden Westjoche des Langhauses, großenteils samt Transversalbögen; in den Seitenschiffen verbleiben nur die Wandschilde, zum Hauptschiff der halbe Gurtbogen in gleicher Funktion. Mauermassen von teils um 220 cm Stärke belassen im Erdgeschoss einen nur kleinen, mit Kreuzrippengewölbe gedeckten und verhältnismäßig niedrigen Raum, der als Vorraum zur Kirche auf Außenniveau liegt und von dem ein Türdurchgang und Stufen in das Mittelschiff hinab führen. Eine Wendeltreppe in der Südwestecke erschließt die Obergeschosse. Die Einteilung der Geschosse spiegelt sich konsequent im Außenbau, wobei die Seitenschiffwestfenster mit ihren tiefen Gewändekehlen und schlanken, sphärischen Maßwerkformen zeigen, dass die Westseite mit dem Turm errichtet wurde. Das Turmerdgeschoss ist durch einen Versprung im Mauerwerk nach Westen und zu den Seiten hin sowie ein gegen die Seitenschiffe tiefer ansetzendes Kranzgesims gekennzeichnet. Eingespannt zwischen zwei Riesen, ist das verhältnismäßig schmale Portal aufwendig mit Kehlenbesatz, Glastympanon und hohem Wimperg geschmückt, der von einem dominanten Dreistrahl gefüllt und mit einer Kreuzblume abgeschlossen ist.

Das erste Obergeschoss zieht gegen das Erdgeschoss etwas ein und ist - wie das Geschoss darüber - durch breite Ecklisenen verstärkt. An der Westseite des Außenbaus zeigt sich an einem hohen, nur zweibahnigen Maßwerkfenster, das durch eine Brücke unterteilt ist, dass es auch innen erheblich höher ist als das Erdgeschoss; auch hier ist ein Gewölbe eingezogen. Das dritte Geschoss ist wiederum niedriger und wird außen von einer Galerie abgeschlossen. Sie wurde mit dem Turmum- und Helmneubau 1896 ebenso frei gelegt wie die vier in die Lisenen eingespannten Giebel, die nach den Zeichnungen bei Dehn-Rotfelser weitgehend erneuert wurden. Lisenenaufsätze, Fialen und die Maßwerke selbst sind Ergänzungen von 1896 und durch Verwendung roten Sandsteins als solche leicht erkennbar, ferner der Turmhelm.

Der Turm lässt besonders im Detailformenrepertoire des Außenbaus eine Bezugnahme auf den Kölner Dom erkennen, vielleicht vermittelt über die Soester Wiesenkirche. Auch die Reduktion auf nur einen, vielleicht ursprünglich höher und massiger geplanten Westturm weicht vom Vorbild der Marburger Elisabethkirche signifikant ab. Das reiche, dem Burgplatz zugewandte Westportal verdeutlicht die weiterhin bestehende Verbindung mit den hessischen Landgrafen, wenngleich die Burg bereits 1376 durch die Bürger der Stadt zerstört wurde.

Marienkapelle: Die im Raumeindruck zentralisierende Kapelle ist als jüngstes Bauglied der Kirche an die südöstliche Wand des Südpolygons über die älteren Strebepfeiler angeschlossen. Das Bemühen um eine exakte Ausrichtung ihres Polygons nach Osten mittels dreistrahligem Gelenkjoch deutet auf den ursprünglichen Plan, den Neubau als unselbstständige Kapelle mit der Kirche zu verbinden; andernfalls hätte man einen stimmigeren Grundriss mit einfacherem Anschluss an das ältere Polygon gewählt. Schon sehr früh im Baufortgang - das Portal in der Polygonostwand, wo ein Altar hätte stehen sollen, ist mit den Außenmauern aufgeführt worden - wurde jedoch eine selbstständige, auf die Stadt ausgerichtete Kapelle konzipiert. Die Traufhöhe der Mauern orientiert sich an der von Langhaus und Trikonchos. Dreibahnige, in Höhe des Portaltympanons ansetzende Fenster nehmen nahezu die Breite eines Wandabschnitts ein. Die Couronnements sind als leicht gespitzte und genaste Dreipässe gebildet, in deren Mitte ein kleiner Dreipass eingeschrieben ist. Die Wandgliederungen besonders des Außenbaus sind ungewöhnlich reich: Die an den Stirnseiten in Giebelchen endenden Strebepfeiler sind ebenso mit Bahnen von Blendmaßwerk überzogen wie die Wandsegmente unterhalb der Fenster; die hohen Blenden der Strebepfeiler sind mittels kleiner Wimperge geteilt. Unterhalb der Fenster ist jedes Blendenfeld mit einer beschrifteten Figurenkonsole versehen, weitere mit flachen Baldachinen befinden sich an den Strebepfeilern. Nur wenige der zugehörigen Figuren - Propheten, Apostel und Evangelisten - sind überwiegend stark beschädigt erhalten und befinden sich heute teils in der Kirche, teils im Museum St. Georgenberg. Den Grund dafür offenbart das Hauptportal in der Ostwand: dem Bildersturm der Reformierten ist auch die zentrale Darstellung im Tympanon zum Opfer gefallen, vermutlich eine Marienkrönung, die von zwei stehenden Engeln flankiert und von Weihrauchfässer schwenkenden Engeln abgeschlossen wurde. Das Portal selbst ist reich profiliert, tiefe Kehlen im oberen Bereich sind ebenso mit Krabben besetzt wie der in einer das darüber ansetzende Fenster teilweise überfangenden Kreuzblume auslaufende Portalbogen selbst. Das mit einem Wechsel von hohen und niedrigen Figurennischen (Konsolen und Baldachinen) gestaltete Portalgewände ist gleichsam aus einer Verschleifung der Strebepfeilerinnenseiten gestaltet. Ein auffälliger kleiner Charakterkopf wird als Selbstbildnis des Tyle interpretiert. Ein kleineres, einfaches Priesterportal befand sich in der Südwestwand und ist vermauert. Das heutige Dachwerk entstand im 19. Jahrhundert. Die Grabinschriften am Außenbau datieren zwischen 1386 für den Stifter - damals scheint die Kapelle also zumindest im Bau gewesen zu sein - und 1517.

Im Innenraum (heute „Raum der Stille"), der etwas unter dem ungleichmäßigen Anschluss der Kapelle an die Kirche leidet, ist der Versuch erkennbar, das Gliederungssystem des Chores mit seinen durch Figuren unterbrochenen Diensten fortzusetzen. Gelungen ist dies nur für das Polygon, wobei die Kapitelle ein sich vom Kern lösendes, teils hinterschnittenes Laubwerk zeigen. Die Gurtrippe ist nach Norden dagegen auf einer in der Darstellung ungewöhnlichen Konsole abgefangen: ein in der Kleidung seiner Zeit stehender Mann wird von hinten von einem aus der vegetabil gestalteten Konsole über ihm herauswachsenden Teufel bei den Ohren gefasst (vgl. Rathaus). Die kurze Rippe des dreiteiligen Gelenkjochs dagegen läuft übergangslos in den älteren Strebepfeiler ein; die Rippen sind aus Birnstäben geformt. Die beiden Schlusssteine - im Polygon Maria auf einer Bank, im Gelenkjoch ein belehrender Engel - bilden mit ihren Beischriften eine Verkündigung. Von Dehn-Rotfelser erkannte noch Spuren von Gold an den Kapitellen sowie ursprünglich dunkelblau gefärbte Gewölbekappen mit Sternen, die bereits im 15. Jahrhundert durch vegetabile Ranken ersetzt worden waren. Der ältere Zustand wurde zurückhaltend restauriert und erst 1964 entfernt.

Einen Grenzfall zwischen Architektur und Ausstattung bildet die mit der Kapelle aufgeführte Altarwand, die den unteren Teil der Wand zur Kirche in ganzer Breite füllt, während darüber der obere Teil des alten Fensters erhalten blieb. Über der von Figuren getragenen Altarplatte wird eine Zone mit Blendnischen und Inschrift von einem Zinnenkranz abgeschlossen, der musizierende Engel trägt. In der Zone darüber flankieren zwei schmalere Nischen mit Verkündigung und Heimsuchung (Figuren mit Spruchbändern) eine breitere mittlere, ursprünglich vermutlich mit Mariendarstellung; erhalten ist nur der Hintergrund aus Sternen. Eine siebenteilige Nischenarkatur darüber schließt eine Maßwerkgalerie ab.

Die vermutlich zur Verehrung einer Reliquie, vielleicht auch für eine Marienwallfahrt errichtete, schreinartige Kleinarchitektur bildet als gebautes und begehbares Ziborium ein in Nordhessen singuläres Beispiel reich dekorierter Spätgotik. Zahlreiche Aufenthalte der hessischen Landgrafen gleichsam als Pilgerreisen belegen deren Interesse an Frankenberg, wozu Geistliche, Bürgerschaft und vermutlich Zünfte mit der Kapelle einen Kulminationspunkt geschaffen haben dürften. Die Inschriften am Altar weisen zudem auf ein Totengedächtnis. Stilistisch gehört die Kapelle zur Baugruppe der Prager Schule um die Bildhauer- und Steinmetzfamilie Parler, insbesondere in der dekorativen Verunklärung der architektonischen Baugliederung.

Ausstattung: Zur ältesten, die Funktion der Kirche widerspiegelnden Ausstattung gehören mehrere teils große Wandschränke und Nischen, im Chor ein Wandtabernakel der Zeit um 1350/60 mit Dreistrahl im Wimperg sowie ein kleineres Wandtabernakel mit Platte. In der Sakristei/Annenkapelle eine steinerne Altarmensa, daneben in der Ostwand eine ovale Piscinanische mit vorkragendem Becken. Ein Relief mit Christus am Ölberg datiert in das 14. Jahrhundert. Ursprünglich im Chorscheitel und heute auf die unteren Bereiche mehrerer Fenster verteilt sind Scheiben aus der Erbauungszeit des Choreserhalten. Sie zeigen Rundmedaillons mit Szenen aus der Passions- und Auferstehungsgeschichte, weibliche Heilige mit Schriftbändern sowie Teppichmuster, restauriert 1950/51. Das Relief der Elisabeth mit Kirchenmodell und Deutschordensritter als Stifter auf dem Altar ist wohl der Rest eines Flügelaltars von Ludwig Juppe, um 1493/94 (restauriert 1987). Das Chorgestühl mit meist als Köpfe gebildeten Knäufen entstand angeblich 1477, aber wohl eher um 1520. Triumphkreuz mit Korpus, um 1500. Das Altarkreuz ist stilistisch verwandt mit dem Triumphkreuz in Haina, 1. Viertel 16. Jahrhundert.

Zur nachmittelalterlichen Ausstattung gehört die Steinkanzel mit nachgotischem Blendmaßwerk, vielleicht von Philipp Soldan, datiert 1554. Von Soldan stammt auch eine Ofenplatte mit Anbetung Jesu, um 1540. Grabstein des Pastors Caspar Tholde († 1582), eine Standfigur mit beschädigter Schrift darüber und einem Aufsatz mit Stern als Hausmarke. Glocke von 1608. Gemälde Christus am Kreuz mit der Stadt Jerusalem und Spruchbändern, 17. Jahrhundert. Bürgerglocke von 1793. Die Verglasung der Annenkapelle erfolgte um 1880 vermutlich nach Entwürfen von Georg Gottlob Ungewitter; die übrige Verglasung der Kirche von Erhardt Jakobus Klonk aus Wetter. Zwei weitere Glocken von 1960. Hauptorgel von 1968/70. Orgelpositiv mit Gehäuseteilen eines Altaraufsatzes aus dem 19. Jahrhundert in der Annenkapelle, Christoph Böttner, 2000.

Weitere ältere Stücke der Ausstattung befinden sich im Museum St. Georgenberg, darunter auch die Balkenköpfe der 1864 abgebrochenen Emporen von Philipp Soldan, 1529.

Als Kulturdenkmal nach § 2 Absatz 1 Hessisches Denkmalschutzgesetz aus geschichtlichen, künstlerischen und städtebaulichen Gründen in das Denkmalverzeichnis des Landes Hessen eingetragen.