La facciata, assai semplice, presenta in alto lo stemma di Parte Guelfa. Su di essa, è addossato un portico costruito e restaurato nel XVI e XVII secolo dalla famiglia Gaetani. Sotto il portico, sulla destra dell'ingresso alla chiesa, si trovano tre statue in terracotta databili ai primi anni del XVI secolo, raffiguranti sant'Antonio abate (il santo eremita per eccellenza), san Lino papa (patrono della diocesi di Volterra) e san Rocco (molto venerato durante le epidemie di peste, se ne ricorda una del 1504). 

Al centro, sull'altare, si trova un grande e pregevole crocifisso ligneo opera di un ignoto scultore databile al XVI secolo; ai lati del crocifisso si trovavano due statue in terracotta raffiguranti san Lorenzo e santa Verdiana, che furono donate al convento dal comune di Castelfiorentino: originariamente vi era anche la statua di San Leonardo, oggi perduta.

Entrando in chiesa nella prima cappella di destra si conservano le reliquie di san Vivaldo. In questa cappella è posta una terracotta invetriata attribuita da alcuni a Giovanni della Robbia, ma più verosimilmente da riferirsi a Benedetto Buglioni, rappresentante una Natività con due santi (Santa Caterina d'Alessandria e San Vivaldo). Inoltre vi si trova un dipinto raffigurante la Vergine in Gloria tra i santi Giovanni Battista, Girolamo, Francesco e Vivaldo attribuito a Raffaellino del Garbo e databile al 1516. Infine, completa la decorazione della cappella una statua in terracotta raffigurante un San Sebastiano che veniva erroneamente attribuita al Cieco di Gambassi (Giovanni Gonnelli), recentemente riferita al giovane Jacopo Sansovino.