La chiesa originaria consisteva in un edificio ad aula unica rettangolare coperta a tetto e terminante in un transetto triabsidato secondo uno stile diffuso tra gli edifici dell'ordine Benedettino anche se è stata ipotizzato che la pianta della chiesa ripeta quella della scomparsa badia di Martùri. Tutta la struttura presenta una muratura a filaretto riferibile alla prima metà del XII secolo. La facciata, a capanna, ha una forma molto slanciata e sono visibili le varie fasi costruttive. La parte più in basso presenta un paramento murario realizzato con bozze di arenaria e travertino; al centro si apre un portale architravato con lunetta con arco a tutto sesto. La zona superiore è costruita prevalentemente con conci di travertino disposti a corsi orizzontali e paralleli e in questo settore si apre una bifora realizzata alla fine del XIX secolo con materiali estranei al resto della muratura. Sopra la bifora è visibile un arco, probabilmente una precedente monofora in seguito tamponata. Quasi al culmine della facciata si trova una stretta feritoia a croce greca fatta con sottili lastre di pietra; in questa zona la muratura è abbastanza simile a quella della base. Sulle fiancate si aprono tre monofore a doppio sguancio centinate disposte simmetricamente su ambo i lati. Alla sommità del lato posteriore si appoggia un campaniletto a vela. Internamente l'aula è intonacata e conserva gli altari barocchi; sull'altare maggiore è un affresco del 1492 con la Madonna col Bambino e santi attribuito a Filippo di Antonio Filippelli. Il transetto è rialzato da due gradini e vi si notano gli arconi murati che davano acceso ai bracci laterali che erano coperti con volta a vela. Pianta L'impianto è ad un'unica navata a base rettangolare, con abside semicircolare e presbiterio rialzato. Sulla sinistra si apre una piccola porta che conduce alla sacrestia. Struttura La struttura è in muratura portante continua, in bozze di arenaria. Coperture La copertura, a capanna, è caratterizzata da capriate lignee a vista, e solaio in legno e laterizio.
- Poggibonsi (SI)