La chiesa, prima del terremoto del 1930, presentava un impianto a navata unica tuttora visibile delimitata da pareti laterali scandite da semicolonne corinzie dall'accentuato verticalismo che sostenevano una possente trabeazione. Queste, delimitano le superfici murarie in cui si addossano gli altari minori ed altre superfici murarie minori, in cui si aprono nicchie. Gli altari sono incassati in una lieve rientranza ad arco dei muri laterali che ospitano una fine e ricca decorazione a stucco a motivi floreali ed architettonici (timpani, capitelli, cornici).

Degno di nota è il monumento sepolcrale di Maddalena Ferroni attribuito a Giovanni Gai e collocato per volontà del padre, l'architetto che sovraintese agli interventi ottocenteschi, sul lato destro dell'aula all'interno di una nicchia. Sopra un alto basamento su cui poggiano due genii alati in scagliola, un'edicola timpanata reca al centro un medaglione raffigurante il profilo della defunta (oggi in avanzato stato di degrado).

L'aula si conchiudeva in alto con una copertura voltata a botte, lunettata in corrispondenza dei finestroni e decorata da motivi a cassettoni. Il presbiterio era delimitato da una cappella absidale coperta da catino absidale cassettonato a rombi ed in alto, coperto da una cupola semicircolare altrettanto cassettonata raccordata allo spazio presbiteriale sottostante, mediante pennacchi vivacizzati da affreschi rappresentanti le quattro virtù cardinali (Prudenza, Giustizia, Fortezza, Temperanza), opera del pittore pesarese Castellani. Il muro absidale era partito simmetricamente da una coppia di lesene atte a delimitare lo spazio di una pala d'altare rappresentante San Francesco. La parete absidale infine si concludeva ai lati con due falsi coretti.

Il risultato finale che ne derivava era quello di una grandiosa fabbrica "classica" impreziosita di stucchi, cornici, decorazioni, nicchie e finestre, che ne fecero una delle più importanti e meglio riuscite opere di gusto neoclassico della nostra provincia.