Preceduto da un semplice portico, l'edificio presenta il tipico impianto mendicante, con facciata a capanna aperta in alto da un oculo. Il campanile è di costruzione moderna. Sulla destra della chiesa è il chiostro. Ad unica vasta navata illuminata da finestroni gotici. La navata con soffitto a travature scoperte è conclusa da tre cappelle absidali con volte a crociera. Tutto l'interno è stato ripristinato dopo l'ultima guerra ed è de tipico stile gotico-francescano.

All'interno dell'edificio possiamo ammirare alla parete di destra in alto un affresco a forma di trittico raffigurante la Madonna col Bambino e santi con nella cuspide Padre Eterno e Annunciazione di un pittore senese, probabilmente Paolo di Giovanni Fei e sotto Martirio di sant'Andrea di Bartolo di Fredi.

Nel transetto sinistro si trova la cappella di san Lucchese affrescata con le Storie di santo Stefano realizzate da Cennino Cennini nel 1388.

Nella parte sinistra della navata si trova San Nicola di Bari, affresco di Bartolo di Fredi, e più vicino all'ingresso il dossale di Giovanni della Robbia datato 1517 raffigurante Madonna col Bambino e santi. In sacrestia si trova un armadio lavorato a traforo dipinto con 17 figure di apostoli e santi opera di Memmo di Filippuccio.

Nel refettorio, due scene con la Moltiplicazione dei pani e dei pesci, affreschi di Gerino da Pistoia datati 1513. Nel chiostro, infine, si trovano lunette affrescate da Ferruccio Nicodemo nel 1622 con Storie della vita di san Francesco.