Jeho stavba, zahájená v roce 1508, byla dokončena až o sto let později. Jeho architektura kontrastuje s architekturou historického centra Todi, které má středověký charakter. Architektonický projekt je připisován, i když s určitými výhradami, Donatu Bramantemu, přičemž je jisté, že se na něm podíleli někteří z nejvýznamnějších architektů té doby: Cola di Matteuccio da Caprarola, Ambrogio da Milano, Antonio da Sangallo il Giovane, Jacopo Barozzi známý jako "Il Vignola" a Baldassarre Peruzzi. Chrám s centrálním půdorysem a řeckým křížem má tři polygonální apsidy a jednu půlkruhovou; uvnitř spočívá ve stejném počtu výklenků dvanáct sádrových soch zobrazujících dvanáct apoštolů, zatímco nad hlavním oltářem je starobylý obraz Madony s dítětem a sňatek svaté Kateřiny Alexandrijské. Obraz, o němž se věří, že je zázračný, se původně nacházel ve zdech malé kaple, která v průběhu staletí zchátrala. Jeden zedník ho našel pokrytý prachem a pavučinami a poté, co si otřel pot z čela stejným kapesníkem, kterým čistil fresku, se zázračně vyléčil z vážné oční choroby. Na památku této události zůstává každoroční slavnost, která se slaví 8. září a končí krásným a sugestivním ohňostrojem.
