La facciata, incompiuta, ha i resti di un campanile di scuola gotico-fiorita, eretto nel 1467-1478 ed attribuito a Marino di Marco Cedrino.

L'interno della chiesa fu progettato da Cosimo Morelli e risulta essere vasto e luminoso. Nell'abside è posta una pala raffigurante San Giuliano che intercede presso la Madonna col Bambino a causa della minaccia della peste, opera di Cristoforo Unterperger (1786).

Preziose opere d’arte sono custodite anche nella sacrestia: nell'aula dei canonici ed in altri locali attigui la Madonna col Bambino fra i Santi Antonio Abate e Giuliano trittico firmato e datato (1369) da Allegretto Nuzi; Madonna in gloria fra i SS. Giuliano ed Antonio di Padova tavola attribuita a Vincenzo Pagani (sec. XVI). Inoltre, l’ampia sacrestia comune conserva: Madonna col Bambino fra i SS.Giovanni Battista, Sebastiano, Giacomo Maggiore tela di Gaspare Gasparrini, maceratese, seguace del Sermoneta (1574); Natività di Maria del concittadino Sforza Compagnoni (sec. XVI); Pietà di Filippo Bellini; Miracolo di San Gregorio, bozzetto di Andrea Sacchi per la pala della cappella gregoriana in S.Pietro Vaticano. Sull'altare della cappella S.Giuliano cui appare un angelo che gli annuncia la prossima morte, tela di Francesco Mancini (1738).