L'odierna facciata della chiesa è il frutto di una sostanziale modificazione, eseguita ai primi del '900, che ha comportato l'abbattimento dell'abside per far posto a questa nuova entrata principale e la chiusura di quella originaria. All'interno, la chiesa si presenta a pianta rettangolare irregolare con un'unica navata, semplice e disadorna, interrotta solo da grossi costoni che sorreggono le volte ad ogiva.
L'abside originaria era a forma circolare, rialzata rispetto al piano di calpestìo e raggiungibile da una serie di scalini; è stata demolita per far posto alla nuova entrata.
L'attuale presbiterio piatto e quadrato, è stato realizzato nell'area dell'antico ingresso.
Sulla parete di destra della navata si può notare un affresco, interessante opera attribuita a Raffaellino del Colle, raffigurante il martirio di San Sebastiano, mentre all'interno del presbiterio è conservata la copia del Polittico di Ottaviano Nelli, illustre pittore eugubino del XV secolo, opera proveniente dalla Chiesa di S. Agostino e trasferita presso la Galleria Nazionale dell'Umbria.
