Sulla facciata della chiesa, gli stemmi sella Basilica di San Francesco (da cui il santuario dipende) e, sopra il portale, la frase: "Hic primordia Fratrum Minorum" (qui gli inizi dei Frati Minori), che ricorda la tradizione secondo la quale il santo avrebbe qui redatto la prima stesura della Regola Francescana.

L'interno della chiesa è un ambiente costituito da tre navate, divise da colonne poligonali. Vi è il tugurio di somma umilitate, sul posto del ricovero dove il santo si rifugiò con Bernardo da Quintavalle e Pietro di Catanio. È formato da tre piccoli vani, di cui il centrale è adibito a cappella, con una mensa d'altare quattrocentesca su cippo ottagonale. Nella chiesa, in controfacciata, S. Michele Arcangelo di Domenico Mattei e, alle pareti, quadri di Cesare Sermei allusivi a fatti francescani.