La Chiesa di Santa Maria dei Monti fu la seconda chiesa dell'Ordine dei Gesuiti dopo la chiesa del Gesù, ed anch'essa, come la precedente, costituì il modello sul quale furono costruite migliaia di altre chiese in tutto il mondo.

La chiesa presenta pianta longitudinale con una sola navata (secondo i dettami tridentini), affiancata da tre cappelle per lato, un grande transetto e un'abside non troppo sporgente. Sull'altare maggiore è possibile ammirare la miracolosa immagine della Vergine con Bambino a cui si deve l'edificazione della chiesa. Per quanto il Vignola avesse disegnato diverse facciate, il Cardinale Alessandro Farnese il Giovane trovò che nessuna di esse fosse soddisfacente, in quanto riteneva che il progetto della facciata proposto dall'ormai vecchio architetto non riflettesse lo spirito dei nuovi tempi. Scelse così il progetto della facciata del più giovane Giacomo Della Porta, un architetto la cui buona reputazione era basata sul suo successo nel portare a termine alcuni progetti incompleti di Michelangelo, dopo la sua morte, nel 1564.

L'abside è stata decorata da Giacinto Gimignani e Ilario Casolani. Quest'ultimo ha anche dipinto gli affreschi dei quattro evangelisti che si trovano nella cupola e gli affreschi del soffitto che rappresentano l'Ascensione, Angeli e Dottori della chiesa. In ognuna delle otto sezioni della cupola sono rappresentate scene della vita della Beata Vergine di vari artisti, mentre nelle volte e negli archi delle cappelle ci sono stucchi rappresentanti angeli opera di Ambrogio Buonvicino.

L'altare maggiore, opera di Giacomo Della Porta, è costituito da una edicola sormontata dalle statue del Salvatore tra Angeli e contenente la miracolosa immagine della Vergine con il Bambino più conosciuta come Madonna dei Monti, alla quale si deve l'edificazione della chiesa. Le cappelle di sinistra contengono lavori di Durante Alberti, Cesare Nebbia e Girolamo Muziano. La prima cappella a destra contiene un dipinto della Madonna con bambino e San Carlo Borromeo, opera di Giovanni da San Giovanni. Nella seconda cappella a destra si trovano i dipinti della Pietà, copiata da quella di Lorenzino da Bologna da Antonio Viviano, il portar della croce sul Calvario del Nogari e la Resurrezione del Salvatore di Giovanni Battista della Marca. Nella terza cappella si trova un dipinto dell'Annunziata di Paolo Guidotti.