La iglesia empuja hacia adelante, llenando casi completamente el espacio de la pequeña plaza que la precede; Pietro da Cortona demolió muchas casas para crear este espacio trapezoidal asimétrico que, con su aspecto unitario intensamente plasmado, destaca entre los principales logros del barroco romano.

El interior, que puede alcanzarse desde la puerta original del siglo XV, tiene una nave central corta con un crucero octogonal y una tribuna coronada por una cúpula.

Carlo Maderno diseñó el altar mayor (1614) para enmarcar la venerable imagen de la Madonna col Bambino (Virgen con el Niño).

El atuendo escultórico está dominado por el alto relieve con Cristo trasportato dagli angeli (Cristo llevado por los ángeles), sobre el altar, una obra en bronce de Cosimo Fancelli, también autor de los dos santos laterales en colaboración con Ercole Ferrata: Santa Caterina y San Bernardino.

Para el altar, Carlo Cesi pintó una Sacra Famiglia con sant'Anna[5]​ (Sagrada Familia con Santa Ana), que reemplazó a la 'Deposizone de Rosso Fiorentino.

La primera capilla a la izquierda de la nave (capilla Ponzetti) tiene notables frescos renacentistas de Baldassarre Peruzzi, más conocido como arquitecto: pintó en el altar la Madonna col bambino tra le sante Brigida e Caterina e il cardinale Ferdinando Ponzetti (Virgen con el niño entre las santas Brigida y Caterina y el cardenal Ferdinando Ponzetti) (1516), también los Storie bibliche (relatos bíblicos) en la cuenca absidial.

Es obra importantísima porque, por vez primera, aparecen los cuatro órdenes de la antigüedad (toscano, dórico, jónico y corintio) superpuestos.

La planta cuadrada se obtiene repitiendo un módulo igual a la anchura del pórtico, que dimensiona el vacío central (4x4) y el refectorio adyacente (2x4).

En el interior del pórtico, las lunetas en la pared posterior están pintadas con Storie della vita della Vergine (historias de la vida de la Virgen), a las que se agregan episodios relacionados con la iglesia y la imagen milagrosa.