All'interno della cinta di clausura si trova la cappella di Santa Caterina d'Alessandria o Porziuncola di Monteluco; si tratta di un antichissimo romitorio, per secoli dedicato alla santa orientale che evoca il movimento eremitico siriano del VI secolo e segna l'inizio dell'eremo francescano.
Nel piccolo cortile a sinistra si trova la cappella di San Bernardino, eretta dieci anni dopo la morte del santo, più volte trasformata nel tempo.
L'oratorio di Sant'Antonio da Padova, è stato ricavato dai locali della vecchia legnaia negli anni cinquanta allo scopo di offrire spazio sufficiente ai fedeli della parrocchia durante le funzioni pastorali. Nel 1994 è stato completamente ristrutturato.
La piccola chiesa dei SS. Francesco d'Assisi e Caterina d'Alessandria conserva al suo interno alcune opere rilevanti: la cappella di destra è dedicata al beato Leopoldo da Gaiche, effigiato nella tela d'altare di Giuseppe Moscatelli; il suo corpo è racchiuso in una cassa trasparente posta sotto l'altare.
Nell'altare maggiore si trova la tela Madonna col Bambino e i santi Caterina, Francesco, Antonio di Padova e Giuseppe, di Lazzaro Baldi; in alto, ai lati dell'altare Madonna delle Grazie, tela del seicento di Carlo Dolci, e Decapitazione di S. Caterina, copia di Ercole Gennari dal Guercino; l'altare e il tabernacolo intagliati in legni pregiati sono opera di frate Bernardino di Collelungo e risalgono alla fine XVII secolo; dello stesso periodo sono gli armadi di noce di fianco all'altare, fatti eseguire dal patrizio spoletino Francesco Martorelli, che custodiscono una collezione di vetri di Murano con reliquie donate dalle famiglie Barberini e Cibo. Nell'abside è collocato un piccolo coro in noce.
All'interno del Santuario sono ancora visibili le cellette antiche dei frati: le sette piccole celle, superstiti del vecchio dormitorio, sono le stesse, secondo la tradizione, costruite da Francesco e dai suoi compagni. La povertà dei materiali utilizzati e la loro ristrettezza sono la testimonianza più suggestiva, ma al tempo stesso più rigorosa, del significato più autentico della povertà francescana.
