La chiesa, menzionata già nel 1120 in un’offerta di beni e di effetti da parte di Sigismondo della casata dei Signori di Montechiaro e di Uzzano, è di impianto basilicale, in pieno stile romanico, e venne costruita nel tratto orientale delle mura romane.
La pre-esistenza di edifici sul fronte non ne ha consentito lo sviluppo in lunghezza, e da ciò deriva la sua forma in pianta quasi quadrata, molto larga e poco profonda rispetto ai canoni di costruzione dell’epoca.
Agli inizi del XIII secolo fu totalmente ricostruita con una struttura a tre navate su pilastri, con capitelli e abside, in muratura a conci di pietra squadrati alternati a filari di calcare bianco.
La facciata contiene portali a doppio architrave molto particolari: la decorazione di quello di sinistra è tutta in calcare bianco, mentre l’altra porta minore che le fa riscontro, ha le spallette e l’architrave in arenaria macigno. Il portale centrale ha invece in calcare l’architrave e una spalletta, mentre l’altra è di arenaria. Questo fece pensare ad alcuni storici che il motivo di questa asimmetria nei colori di facciata fosse dovuta alla divisione dei guelfi in bianchi e neri, che potevano entrare ciascuno dalla porta del loro colore.
All’interno la chiesa ha una pianta a tre navate, con archi voltati su pilastri di pietra in verrucano delle cave di Guamo, coronati da bassissimi capitelli intagliati, con ovoli e dentelli. La navata maggiore si chiude con in un’abside semicircolare dove una monofora stretta e lunga è oggi tamponata e coperta da un grande quadro contenente un affresco di una Madonna con Bambino tra S. Paolino, S. Pietro e angeli. Per l’altare dei Santi Jacopo e Filippo, Spinello Aretino dipinse il polittico diviso ora tra la Galleria Nazionale di Parma e una collezione privata di Città del Messico. Dalla chiesa viene anche una statua lignea raffigurante Sant’Ansano e riferita a Jacopo della Quercia, oggi conservata presso la Curia arcivescovile.