La chiesa, collocabile tra la seconda metà del Duecento e l'inizio del Trecento, si presenta a unica navata coperta a capanna, con transetto lievemente sporgente e abside poligonale, coperta con volta a crociera e affiancata da due cappelle. Il paramento murario bicromo della facciata è piuttosto inusuale in una chiesa francescana. L'abside è aperta da una bifora a sesto acuto di fattura simile a quelle dei lati.
La chiesa, originariamente tutta affrescata, conserva ancora parte degli affreschi attribuiti a Bartolo di Fredi e Taddeo di Bartolo, in parte invece rovinati o coperti dagli altari che a partire dalla fine del ‘500 hanno gradualmente sostituito quelli trecenteschi. Nella parete sinistra del transetto è un grande affresco di scuola senese con tre scene in tre fasce sovrapposte (Stimmate di San Francesco, Madonna in trono tra i santi Cristoforo e Giorgio, Epifania).
Nella Cappella centrale, all'altare maggiore, si trova il polittico di Luca di Tommè con la Madonna col Bambino tra i santi Giovanni Battista, Michele Arcangelo che sorregge il castello di Lucignano, Pietro e Caterina d'Alessandria. A fianco il Crocifisso ligneo trecentesco già nella cappella omonima.
Il lato destro del transetto è interamente affrescato con storie di San Francesco, di Santi e da una Visita dei Magi.
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