Adiacente alle mura, la chiesa romanica fu eretta probabilmente nella seconda metà del sec. IX su un tempio pagano forse adattato al culto cristiano nel sec. V-VI, ampliata tra il sec. XII e il XIII con l'inserimento dell'abside nelle mura; gravemente danneggiata dai bombardamenti dell'ultima guerra, è stata ricostruita nelle originarie forme romaniche. Si compone di una parte bassa, con semplice facciata tripartita aperta da un occhio, e dell'alto transetto, innalzato successivamente. A questa parte si appoggia il resto del primitivo campanile (sec. IX) con una ariosa trifora (una delle colonnine è formata da una cariatide); dietro, su una torre urbica, s'alza il campanile del sec. XII, mentre l'abside semicircolare di tipo lombardo è visibile al di là delle mura. Sulla d. della chiesa è un piccolo recinto con resti architettonici di una quarta navata che si volle aggiungere sullo scorcio del sec. XV.Suggestivo *interno basilicale a tre navate divise da 10 colonne, dal fusto rigonfio in alto e dagli interessanti capitelli; singolare la forma della 5ª colonna d., formata da un fascio di semicolonne, e della 5ª sin., composta anch'essa da semicolonne curiosamente inclinate.Un'alta scalinata di 17 gradini sale all'alto presbitero, diviso da due grandi pilastri cilindrici in tre navate e terminante con tre absidi di cui quella centrale molto ampia; la copertura di questa parte è quasi interamente a volte a botte. All'inizio della navata destra, contro la parete d'ingresso è un'ara romana adorna di bassorilievi con tralci e Baccanti e usata un tempo per il battesimo a immersione; nella navata sin., tabernacolo dell'Olio santo del '400; ai lati della scalinata, sotto l'arco trionfale, sono due pergami romanici; l'altar maggiore è formato con frammenti architettonici del sec. IV-V; alla sua d., contro la parete, tavola a fondo dorato (Madonna col Bambino e i Ss. Nicola, Girolamo, Giovanni Battista, Sisto papa, Felicissima, Lorenzo) di Neri di Bicci.