W wystroju wnętrza kościoła św. Zygmunta w Szydłowcu dominuje styl renesansowy. Świątynia składa się z prezbiterium i prostokątnej nawy.
Prezbiterium sklepione jest gwiaździście. Wykonano je według projektu rozrysowanego na północnej ścianie nawy głównej. Doskonale zachowany naścienny ryt sklepienia jest rzadkością w tej części Europy.
W ścianie prezbiterium znajduje się płyta nagrobna Mikołaja Szydłowieckiego z czerwonego marmuru, wykonana w warsztacie Bartolomeo Berecciego - budowniczego kaplicy Zygmuntowskiej na Wawelu. Autorem częściowo zachowanych polichromii w nawie głównej, a także na pierwotnym stropie nawy jest prawdopodobnie sprowadzony z Mogiły Stanisław Samostrzelnik.
W prezbiterium na północnej ścianie umieszczony jest przepiękny późnogotycki poliptyk, przedstawiający Wniebowzięcie Najświętszej Marii Panny i sceny ewangeliczne, wykonany w 1509 r. w warsztatach krakowskich. Na poliptyku wyobrażeni zostali także członkowie rodziny Szydłowieckich, którzy byli jego fundatorami.
Nawa nie jest sklepiona, posiada strop (obecny pochodzi z pierwszej połowy XVIII wieku).
W nawie głównej, obok północnego wejścia znajduje się klasycystyczny nagrobek Marii z Gawdzickich Radziwiłłowej. Postać kobieca wsparta na urnie wzorowana jest na rzymskiej kopii greckiej rzeźby Śpiąca Ariadna (obecnie w Muzeum Kapitolińskim w Rzymie).
