La chiesa consiste in una basilica a tre navate conclusa con un'abside semicircolare. Si trova al centro di un insieme di edifici: a sinistra la Compagnia, a destra la canonica con il chiostro e alcune strutture coloniche, che inglobano una torre medievale.

La facciata a salienti presenta ancora l'originale paramento murario composto da bozze di calcare avorio disposto a filaretto. Le aperture e il timpano sono stati realizzati nel corso di diversi restauri. Le fiancate sono quasi totalmente coperte dagli edifici adiacenti ma è possibile vedere il cleristorio nel quale si aprono una serie di monofore a doppio strombo.

L'interno presenta una coperta a caprialte lignee ed è suddivisa in tre navate e sei campate da cinque pilastri in arenaria che sorreggono arcate, anticamente poggianti su mensole. Davanti all'altare è posta la lastra tombale, scolpita a rilievo, del pievano Baldo Naselli datata 1393. Nelle navate minori è ancora presenta la decorazione barocca.

Il presbiterio è leggermente elevato e sotto di esso si sviluppa una cripta. La cripta, accessibile da due rampe di scale poste intorno agli ultimi pilastri, è divisa in tre navate con altrettante campate da quattro pilastri monolitici, di cui due hanno sezione ottagonale e due circolare.

Dei cicli pittorici settecenteschi si conservano alcune parti: in controfacciata, la Samaritana al pozzo e il Battesimo di Cristo di Pietro Pertichi; nel transetto destro, l'Annunciazione, San Giuseppe e San Francesco di Francesco Manetti.

Nella canonica, sotto al loggiato, una lapide del 1513 riporta il testo di una Bolla pontificia di papa Gregorio VIII e sempre nella canonica sono posti un affresco staccato di Ridolfo del Ghirlandaio raffigurante una Madonna col Bambino e una tela del 1715 firmata da Francesco Conti.