La pieve di San Leolino è una basilica a tre navate scandite da pilastri quadrangolari in bozze di alberese conclusa con una scarsella ed è coperte da capriate lignee.

Nel XVI secolo fu costruito il portico in facciata con colonne in arenaria e il portale in pietra serena.

All'interno in corrispondenza della prima campata di destra venne collocato il fonte battesimale monolitico dalle forme molto, semplici.

Sempre nel XVI secolo venne demolita l'abside semicircolare e venne sostituita con una scarsella quadrangolare; le due absidi minori sono state realizzate in epoca più recente e sono frutto di invenzione.

Nel XVIII secolo la chiesa subì una trasformazione interna in stile barocco: vennero intonacate le pareti, e vennero costruiti gli altari laterali, tutti interventi rimosso con i restauri del 1942 e in occasione del restauro dei primi anni ottanta è stato rifatto anche il pavimento interno.

Da un portale collocato sulla parete destra si accede ad un piccolo chiostro, il cui porticato presenta una copertura in legno sorretta da colonne in mattoni. Sui lati del portico si aprono i locali della canonica che per lo stile dei portali e delle finestre devono essere stati realizzati nel Cinquecento. Del complesso della pive fanno parte anche i fabbricati della fattoria.

Sulla sinistra, rispetto alla facciata, è l'oratorio della Compagnia del Santissimo Sacramento. Si tratta di una piccola chiesa caratterizzata per la semplice e dignitosa facciata settecentesca. Il portale, con frontone spezzato, e la sovrastante finestra gli spigoli angolari e gli spioventi del tetto presentano tutti una cornice in pietra serena.

All'interno della pieve sono conservate numerose opere d'arte. Il più antico è una lastra di arenaria, da considerarsi forse un pluteo, che oggi viene usata come sostegno della mensa d'altare; questa opera presenta una decorazione a ornato depresso raffigurante una croce con intrecci di nastri solcati e vortici databile tra l' VIII e il IX secolo.