L'impianto è rettangolare con un'ampia abside esagonale dotata di campanile a vela. La facciata neoclassica è caratterizzata da quattro lesene che affiancano il portale timpanato e due finestre fortemente strombate; sul cornicione aggettante si imposta un movimentato timpano.

L'interno è caratterizzato da un soffitto ligneo del XVI secolo intagliato a lacunari. L'edificio ha subito ampliamenti e modifiche nel XVII e XVIII secolo, quando fu messo in opera l'altare di sant'Eufemia, che custodisce il corpo della santa, dove si trova una statua in terracotta invetriata raffigurante la Madonna col Bambino, attribuita ad Andrea della Robbia (1460 circa). Nella chiesa è esposta anche una serie di tele con Storie di Santa Eufemia e di Santa Lucia di Giovanni Camillo Sagrestani.