Ses origines, sa datation et sa fonction sont incertaines ; la théorie dominante veut que le Tempietto ait été construit dans la seconde moitié du VIIIe siècle et qu'il ait été la chapelle d'un monastère de femmes bénédictines, le monastère de Santa Maria in Valle.
Le Tempietto Longobardo se compose d'une salle carrée avec une voûte en croisée d'ogives et d'un presbytère avec trois nefs voûtées en berceau. Il est également caractérisé par des fresques d'artistes byzantins et des décorations en stuc.
Dans la salle, on trouve également des stalles en bois datant du XIVe siècle, décorées de motifs feuillus et de représentations d'animaux fantastiques. Au cours des siècles, le Tempietto a été "rénové" à plusieurs reprises, comme en témoignent les fresques qui décorent (ou décoraient, car beaucoup d'entre elles ont été récemment retirées et sont exposées au Musée Chrétien et au Musée Archéologique) les murs : des fresques datant du XIe siècle environ à la fin du XIVe siècle. Le bâtiment se compose d'un corps central (carré à l'extérieur, faiblement en forme de croix à l'intérieur) et du presbytère avec trois absides, celle du centre étant plus grande. La voûte est en forme de croix dans la salle, en forme de tonneau dans les absides. Des architraves monolithiques de l'époque romaine, soutenues par des colonnes jumelles à chapiteaux corinthiens, séparent les nefs, tandis qu'une iconostase avec des plutei unis délimite la zone du hall du presbytère. C'est dans le mur d'entrée (celui de l'ouest) que l'on peut admirer la décoration originale du Tempietto, bien qu'en partie : en effet, les exceptionnels et célèbres stucs et certaines fresques sont restés dans un bon état de conservation. La décoration en stuc (un mélange de plâtre, de chaux et de poussière de marbre) se fait sur deux niveaux. Dans le registre supérieur, deux bandes horizontales, travaillées avec un motif de rosace stylisée, profondément gravée, avec au centre une cavité autrefois remplie de pâte de verre (visible seulement dans certains cas), délimitent un espace dans lequel les six Saints en haut-relief sont placés contre le mur, côte à côte en groupes ternaires, à droite et à gauche d'une seule ouverture aveugle, ornée d'une archivolte, également en stuc avec un très fin motif de dentelle, reposant sur deux colonnes surmontées de chapiteaux corinthiens. Dans le registre inférieur, une admirable bande ajourée entoure de façon décorative la lunette du Christ Logos peint à fresque. L'élément principal de l'ornementation est le magnifique sarment en spirale avec des grappes et des feuilles de vigne enfermées dans un double c
