L'edificio fu costruito tra il 1279 e il 1285 dagli Eremitani e successivamente ingrandito nel 1327. La facciata in pietra, semplice ed elegante, ha un bel portale della fine del secolo XIII con fasci di colonnine e ricchi capitelli. L'interno è formato da una grande aula coperta con capriate lignee a vista e terminante con un'abside poligonale con volta costolonata; a destra si affianca la navata minore, esito dell'ampliamento trecentesco che riunisce una serie di cappelle.

Le pareti sono ricche di affreschi dei secoli XIV, XV e XVI. In controfacciata, a destra del portale, si trova una graziosa Madonna col Bambino di scuola umbra dei primi del '400 e a sinistra Madonna della Misericordia, affresco coevo al precedente ma con caratteri della scuola eugubina. Nella 5ª cappella destra, frammenti di affreschi del pittore detto Espressionista Gozzolesco, seguace di Benozzo Bozzoli. Nella 6ª cappella, altri frammenti di affreschi di Pier Antonio Mezzastris e, forse, di Francesco Melanzio (volto di S. Chiara). Sopra l'altare maggiore, Crocifisso ligneo del secolo XV.

All'interno della chiesa, sull'unica navata destra in una teca sono conservati i "resti mortali" delle Beate Chiarella ed Illuminata, più avanti sulla stessa parete sempre in una teca lignea è visibile il corpo mummificato di un pellegrino medioevale al quale è legata la Leggenda del Beato Pellegrino di Montefalco.