Sul fianco destro sono riconoscibili le piccole aperture e il rosone della primitiva facciata risalente al XII secolo, mentre l'attuale facciata, già attribuita ad Andrea Palladio e ora riferita all'opera di Vincenzo Dotto e di Giambattista della Sala, è scandita da quattro semi colonne corinzie poste su alto basamento e gioca sulle tonalità del cotto e dell'intonaco. Le nicchie tra gli intercolumni sono occupate da l'Umiltà (o la Purità) e la Verginità, di Antonio Bonazza. Sopra, due bassorilievi settecenteschi raffiguranti i la prova e il martirio dei santi titolari della chiesa. Sotto, a sinistra, la lapide funeraria del medico Bartolomeo Campo, a destra un'iscrizione che ricorda il testamento di don Cesare Mantova. Sull'attico sono posti le statue de I quattro Evangelisti, opere di Pietro Danieletti. Sulla falsa arcata che si apre al centro della facciata, un affresco monumentale di Guy Louis II Vernansal raffigurante l'Immacolata Concezione tra i santi titolari, opera gravemente danneggiata dalle intemperie.

Il presbiterio è separato dalla navata centrale da una balaustra settecentesca, e l'altare maggiore è addossato ad una parete mossa da lesene corinzie e quattro nicchie che ospitano le statue di Sant'Angnese, Sant'Anna e San Girolamo terrecotte di Andrea Briosco mentre Sant'Enrico, sempre in terracotta, è attribuito a Bartolomeo Bellano. L'altare, costruito nel 1611 ospita la pala raffigurante la Vergine venerata dai Santi Canziano, Canzio, Canzianilla e Proto, titolari della chiesa, opera di Alessandro Varotari.

L'altare a sinistra, era un tempo dedicato a Sant'Antonio ed ospitava la pala di Pietro Damini raffigurante il Miracolo del cuore dell'avaro commissionata nel 1618 da Cesare ed Antonio Bolzetta pure raffigurati, ora posta sopra la sacrestia (il cerusico che visita l'avaro è il ritratto dell'illustre Girolamo Fabrici d'Acquapendente). L'altare ora è dedicato a Santa Rita, devozione introdotta nei primi anni del '900 da don Pericle Penzo. La pala degli anni '30 è opera di Cecilia Cagnato Piva, che ebbe maternità per intercessione della santa (la pittrice raffigurò il figlio come cherubino). Sotto la mensa è posto uno straordinario Cristo morto di Andrea Briosco, opera in terracotta policroma. Nell'altare sulla navata destra, pala con Immacolata Concezione di Francesco Zanella.