St. Jakob, eine der größten Hallenkirchen Bayerns, wurde um 1400 im gotischen Stil errichtet. Der Chor wurde um 1423, das Langhaus 1512 vollendet. Überragt wird der Kirchenbau von einem knapp 95 Meter hohen Turm mit schlanker, spitzer Zwiebelhaube. Die imposante Halle hat drei gleich hohe Kirchenschiffe und einen Umgangschor. Die hier erstmals erfolgte Einfügung eines Kranzes gleichförmiger Ersatzkapellen am Chorumgang, vor allem entlang der Seitenschiffe, war folgenreich für die weitere Entwicklung der altbayerischen Sakralarchitektur. Die zwanzig Seitenkapellen wurden überwiegend von Straubinger Patrizierfamilien ausgeschmückt. Zwischen 1892 und 1908 regotisierte man den Kircheninnenraum maßvoll und fasste ihn 1964 neu.
Aus der mittelalterlichen Ausstattungsphase haben sich Heiligenfiguren und Grabplatten, fragmentarische Wandgemälde und die Malerei in der Vorsakristei mit insgesamt sieben gotischen Wandmalereien erhalten. Bei der Ausgestaltung der Seitenkapellen wirkten sowohl die Brüder Asam mit als auch die Freskenmaler Joseph Anton Metz und Johann Adam Schöpf. Im Rokoko arbeitete hier Johann Georg Bergmüller, einer der besten Rokokomaler Süddeutschlands, der das Altarbild und das Antependium in der Katharinenkapelle schuf. Eine weitere glanzvolle Schöpfung ist die Rokoko-Kanzel von Wenzel Myrowsky. Mathias Obermayr schließlich, der wohl bedeutendste Straubinger Künstler des 18. Jahrhunderts, wirkte in den Kapellen.
In den Glasgemälden der Jakobikirche lässt sich die Entwicklung der bayerischen Glasmalerei vom frühen 15. bis zum 19. Jahrhundert ablesen. Bei den 38 Glasfenstern, die Straubinger Honoratioren zwischen 1895 und 1908 stifteten, handelt es sich in Komposition, Dekor und Farbigkeit um einen außerordentlich reich gestalteten Fensterbestand der Gründerzeit.