La chiesa, perfettamente orientata, presenta una struttura basilicale a tre navate con altrettante absidi e copertura lignea. La muratura è stata effettuata con conci di calcare massiccio e conglomerato disposti a corsi orizzontali e paralleli. La facciata a salienti presenta un profilo a capanna grazie al fatto che le navate laterali sono di poco più basse di quella centrale. Il paramento murario è costituito da un uso di marmo e arenaria che danno un aspetto quasi maculato; al centro si apre il portale inserito tra due semicolonne bicrome concluse da abachi scolpiti a stiacciato. L'arco falcato è stato realizzato con conci di pietra chiara e scura alternata ed è sovrastato da una lunetta monolitica poggiante su un architrave frutto di un rifacimento; i piedritti presentano delle basi scolpite ad anelli, ormai irrimediabilmente consumate, e delle mensole decorate con motivi geometrici.

Il massimo pregio dell'interno sono i quattordici capitelli alcuni dei quali attribuiti al maestro pisano Bonamico che presentano delle somiglianze con due sue opere poste nel Camposanto pisano. Secondo Mario Salmi l'iscrizione prima riportata sarebbe da riferirsi ad un pulpito eseguito dal maestro per questa pieve e in seguito scomparso.