La sezione della cupola è costituita da un dodecagono iscritto in un ellisse mentre il lanternino, anch’esso a sezione ellittica, dà luce all’interno assieme a sette finestre, tre disposte sul lato destro, tre sul lato sinistro ed una in facciata. Le statue nelle nicchie sono di Filippo Carcani.

La navata di Santa Maria in Montesanto è a pianta ellittica, a differenza della “gemella” che è a pianta circolare.

Sulle pareti a sinistra e destra dell’ellisse si aprono tre cappelle. Avanzando lungo la navata verso il presbiterio si può cogliere l’armonia dell’interno.

L’architettura è avvolta nel bianco delle pareti e degli stucchi, mentre le cappelle offrono le macchie di colore. Il disegno del pavimento, dovuto a Rainaldi, si proietta nelle modanature della cupola.

Davanti al presbiterio una grande lapide indica l’accesso al sottostante vano dove sono sepolti i canonici.