Sie weist einen oktogonalen Grundriss mit vier kurzen Armen auf und ist mit einer Kuppel bedeckt. Vor dem Eingang erhebt sich ein halbkreisförmiger Portikus. Nach Überschreiten  der Türschwelle kann der wertvolle Kompass besichtigt werden, welcher von einem tüchtigen Handwerker im Jahr 1883 verwirklicht wurde. Unter den bedeutendsten im Inneren der Wallfahrtskirche aufbewahrten Werken ist an das Märtyrertum des heiligen Vincenzo, gemalt von Giovanni Ventura Borghesi im Jahr 1699, zu denken. Es befindet sich in der rechten Seitenkapelle, die dem Heiligen geweiht ist. Im hinteren Teil der Kirche dominiert der Hauptaltar, in dessen Innerem sich das außerordentliche Bildnis der Jungfrau Maria befindet. Im Laufe der Zeit nahm die Verehrung der Madonna des Belvedere immer mehr zu und die Wallfahrtskirche wurde zu einem der bekanntesten Marienzentren in Mittelitalien und ihr Ruhm reichte bis nach Rom, so sehr, dass im Jahr 1703 das sakrale Bildnis feierlich mit der Lizenz des Vatikanischen Kapitells eingerahmt wurde. Vom Platz vor der Kirche bietet sich ein wunderbares Panorama nicht nur auf die Stadt mit seinen Kirchtürmen, sondern auch auf das Hochtal des Tibers, vom Monte della Verna bis zum Monte Acuti in der Nähe von Umbertide.