La grande basilica si presenta con la facciata a salienti e con tre ingressi protetti da una cancellata, due dei quali furono aggiunti solo nel Settecento. Lo stile romanico con cui è stata ricostruita è il fedele riproporsi della sua originale struttura. La parte frontale a capanna è di misura inferiore rispetto alla facciata e si presenta con tre aperture ad archi di cui quello centrale di maggior misura rispetto ai laterali. Le murature sono in mattoni disposti a lisca di pesce. Il pronao è stato aggiunto solo nei primi anni del Novecento.

La facciata ha ben sette aperture di piccole dimensioni e poste in corrispondenza delle volte a crociera, piccole feritoie sono poste su quelle laterali. Una finestra strombata completa di paraste cordonate e archetti pensili con tetto a ventaglio è posta sulla parte esterna dell'abside. L'ingresso principale con portico aggettante è riccamente scolpito. Tra le immagini in rilievo è identificabile quella di sant'Ambrogio. Non è possibile definire se tale immagine sia quella originale o frutto del restauro novecentesco. I due ingressi minori sono completi di paraste e architrave che reggono l'arco semicircolare in pietra lavorata con affresco conservato nella parte lunettata.

Esternamente l'abside maggiore con tetto a ventaglio conserva le cinque antiche finestre strombate, con lesene che proseguono negli archetti pensili della loggetta per proseguire negli archetti a racemi bordati dalla dentellatura.

La torre campanaria posta a fianco dell'edificio è edificata con la base coeva risalente al XIV secolo con aperture a bifora coronate da merli.

Internamente presenta tre navate; la centrale, di misura maggiore, è divisa in tre campate: due presentano volte a crociera costolonate, poggianti su archi in ceppo posti diagonalmente, mentre una è a botte con arco in pietra che la sorregge. Le due navate laterali, di misura inferiore, sono divise in sei campate con volte a crociera. Le tre navate terminano con le absidi corrispondenti.

L'altare maggiore è composto da un corpo centrale in marmi policromi ed è completo di un tempietto che protegge il tabernacolo composto da colonne, le quali formano un baldacchino completo di angeli adoranti, mentre la parte termina con due angeli che sorreggono la croce, riportante la data e la scritta "la pietà dei Rivoltani eresse nell'anno 1761 e completò nell'anno 1765".

Su alcuni pilastri e pareti si trovano lacerti di affresco databili ai secoli XIV-XV.