A partir del siglo V desapareció el comercio de obras de arte procedentes de Roma y ello provocará en la Península Ibérica un auge de la tradiciones locales y un incremento de la influencia oriental a través de los dominios bizantinos del sudeste peninsular. La arquitectura se caracterizará por la construcción en gruesos y bien escuadrados sillares, el uso del arco de herradura más abierto que el islámico y con el extradós vertical sobre la línea de arranque, sostenido por columnas con grandes ábacos y capitales de imitación corintia, y cubierta con bóveda de cañón, de aristas o una pequeña cúpula de tipo bizantino. Podemos distinguir tres tipos de iglesias: la basilical de tres naves (San Juan de Baños en Palencia), la de una nave con dos cámaras muy alargadas laterales del mismo tamaño que la nave (Quintanilla de las Viñas en Burgos), y las de planta de cruz griega (Santa Comba de Bande en Orense, o San Pedro de la Nave en Zamora).

La nave central está precedida por un atrio en cuya puerta se aprecia un arco de herradura. Encima de ella se edificó en 1865, durante la reconstrucción del arquitecto Adolfo Fernández Casanovas, una espadaña que nada tiene que ver con el templo.

La zona situada en el entorno de la confluencia de los ríos Carrión y Pisuerga, el paraje en el que se levanta San Juan de Baños, fue de enorme riqueza cerealista desde tiempos de los romanos, proliferando en el entorno, tal y como han atestiguado numerosos hallazgos arqueológicos, las villas tardorromanas agrícolas y de recreo. Debido a las propiedades curativas de sus aguas, el actual Baños de Cerrato, conocido durante la dominación romana como "Balneos", se constituiría también como un importante establecimiento termal, constando referencias de la existencia de un templo consagrado al dios Esculapio. Precisamente del entorno de la iglesia de San Juan procede un ara dedicado a las ninfas hoy depositado en el Museo Arqueológico Nacional de Madrid.

Todos sus arcos son de herradura, considerándose clásicos los de la portada y el que separa la nave principal del ábside. En la entrada se destaca un porche con un discutido remate donde se alojan las campanas. En la clave del arco fue tallada una cruz patada que, en cierta manera, recuerda en su forma a las cruces votivas típicas de los tesoros que enriquecían el interior de las iglesias visigóticas. Es obra, tal vez, de algún arquitecto al servicio de la corte de Toledo.

Tras el arco de herradura de entrada al edificio, las construcciones de esta época abrían una puerta adintelada para acceder al interior. Este es un ejemplo más de esta característica.
 Es de gran interés la moldura de decoración que contornea todo el arco. Es de motivos puramente visigodos tallados a cincel. Así son todos los demás detalles de decoración que se conservan, entre los que podríamos destacar las impostas de los dos capiteles más próximos a la cabecera, las del arco toral y la del arco del pórtico, así como las molduras exteriores de ambos y los frisos que recorren el ábside (abajo) y los muros, interiormente por encima de las ventanas y exteriormente en mitad de ellas. En todos ellos encontramos círculos entrelazados, crucetas enfiladas y tallos ondulados semejantes a la decoración de otros muchos monumentos visigodos anteriores y de la misma época.

En la parte superior del ábside está la lápida (la original en el Museo Arq. Nacional de Madrid) con la inscripción de la dedicación que el rey Recesvinto hizo en honor de San Juan Bautista el año 699 de nuestra era. La inscripción fundacional, grabada en el arco toral, dice así:

OH, JUAN BAUTISTA MÁRTIR PRECURSOR DEL SEÑOR
POSEE COMO OBSEQUIO ETERNO ESTE TEMPLO
QUE YO MISMO DEVOTO REY RECESVINTO ADORADOR
DE TU NOMBRE TE DEDIQUÉ DE LO MïO PROPIO
EN EL AÑO TERCERO DESPUÉS DEL DÉCIMO EN QUE FUI COMPAÑERO
 ÍNCLITO DEL REINO
TRANSCURRIENDO LA ERA SEISCIENTOS NOVENTA Y NUEVE (AÑO 661)

+PRECURSOR DNI MARTIR BABTISTA IHOANNES
POSSIDE CONSTRUCTAM.IN ETERNO MUNERE SEDE
QUAM DEVOTUS EGO REX RECCESVINTHUS AMATOR
NOMINIS IPSE TUI.PROPRIO DE IURE DICAVI
TERTII POST DCM.REGNI COMES INCLITUS ANNO
SEXCENTUM DECIES.ERA NONAGESIMA NOBEM

Colgando de la bóveda del ábside se encuentra una réplica realizada en 1961 de la corona votiva del rey Recesvinto, que formaba parte del tesoro de Guarrazar y que se conserva en el Museo Arqueológico Nacional de Madrid.

La entrada a la capilla mayor se hace a través de un arco triunfal apoyado en jambas lisas con impostas levemente inclinadas hacia dentro; los muros de la capilla tienen la misma anchura que el arco toral, de forma que la bóveda y el arco tienen unido el dovelaje. El arco lleva una moldura exterior decorada con pequeños tallos y hojas dentro de lengüetas. En la clave del arco hay una cruz con disco central y brazos ensanchados y rematados por volutas. Sobre todo esto, en el centro del muro, está la inscripción de Recesvinto, y aún mas arriba, una banda decorada con un motivo de círculos secantes, que también se repite en las impostas de puertas y ventanas, y que forma una banda continua en la parte alta de la nave central, tanto por dentro como por fuera.
El interior, de una gran belleza, es de tipo basilical de tres naves, mucho mayor la central que las laterales y cuya altura es aproximadamente el doble que la anchura, separada por cuatro arcos de herradura sobre columnas cilíndricas, posiblemente reutilizadas de algún monumento romano, la primera adosada al muro del testero. Sobre cada uno de los arcos hay una ventana al exterior aprovechando la diferencia de altura entre la nave central y las laterales.
La cubierta, aunque muy restaurada, se tiene como ligeramente fiel a la primitiva al resolverse como artesa de la nave central que descarga sobre el muro del arco triunfal, tal como se ve en el grabado anterior.
Todas las celosías son reconstruidas.