Esternamente sono evidenti resti della costruzione medievale, soprattutto nella facciata e nell'area absidale. La facciata, rimasta incompiuta all'altezza dell'architrave del portale gotico, presenta una struttura a salienti e, nella parte inferiore, un paramento murario in blocchi di pietra chiara. Al centro, si trova il portale, leggermente strombato, con tracce della prevista lunetta ogivale; al di sopra di essa, vi è il piccolo rosonecircolare.
All'interno, all'ingresso della navata destra, l’altare barocco della famiglia Cini con l’edicola in legno dorato, nel quale è una replica del Volto Santo del pittore fiorentino Carlo Dolci. Nella stessa cappella è anche la quattrocentesca Madonna col Bambino di Taddeo di Bartolo. Più avanti è l'altare Bardi costituito da un'altra edicola, ma in pietra serena, che custodisce una tela con il Martirio di santa Caterina d'Alessandria di Giovan Battista Pozzo. Nel transetto destro è la cappella Bertini, con apparato decorativo marmoreo e volta con stucchi. La Cappella maggiore è coperta con volta a botte ed ospita, oltre al coro ligneo, l'altare maggiore.
