Nominata per la prima volta nell'852 in una bolla di papa Leone IV al vescovo di Tuscania, Urbano (si ha notizia di un vescovo a Tuscania già dal 595, quando un tale Virbono compare nell'elenco dei partecipanti ad un concilio), fu consacrata il 6 ottobre 1206.

Sulla facciata principale si aprono tre portali finemente decorati. Quello centrale, in marmo bianco, è molto strombato e fiancheggiato da due colonne scanalate a tortiglione. Presenta due leoni sovrastati da una lunetta con quattro archi sorretti da doppie colonne e con differenti capitelli. Negli stipiti sono scolpite le figure degli apostoli Pietro e Paolo, in parte ricostruite dopo un atto vandalico. Nella lunetta sono poste le figure della Madonna con Bambino Benedicente e da sinistra, Balaam sull'asina, il Sacrificio di Isacco e l'Agnus Dei, simili ad archetipi lombardi.

L'interno, a pianta basilicale con tetto a capriate, è a tre navate divise da sei campate. Vi si trovano colonne e pilastri affrescati, capitelli romanici scolpiti per arconi a tutto sesto ornati nel sottarco da fiori stilizzati a quattro petali, sopra una cornice in pietra su mensole con motivi architettonici e zoomorfi. Lungo le pareti delle navate laterali troviamo arcate cieche che chiudono arcatelle cieche su semipilastri. Il presbiterio è fiancheggiato da due arcate trasversali; il paliotto dell'altare, sormontato da un ciborio in forme gotiche primitive con vele interne affrescate e rozza sedia vescovile, è costituito da un pluteo dell'VIII-IX secolo.

Nella navata destra è collocato un fonte battesimale ad immersione di forma ottagonale risalente al XIII secolo. Nella navata centrale si ammira un prezioso pergamo del Duecento con frammenti alto medievali. Al termine della navata sinistra è notevole un altare con "fenestrella" elemento tipico delle "confessio" ossia i luoghi di sepoltura divenuti centri di devozione. Effettivamente nella chiesa erano conservati innumerevoli reliquie e vi erano sepolti molti santi martiri.

L'abside è percorsa da un affresco duecentesco di scuola romana con influssi bizantini raffigurante i Dodici Apostoli; nel presbiterio, sull'arco dell'abside, è dipinto un grande affresco del Trecento sul quale è rappresentato, oltre al committente Secondiano, il Giudizio Universale. Piuttosto ben conservato, è attribuito a Gregorio e Donato D'Arezzo.