Construcția sa, începută în 1508, nu a fost finalizată decât un secol mai târziu. Arhitectura sa contrastează cu cea a centrului istoric al orașului Todi, care are un caracter medieval. Proiectul arhitectural a fost atribuit, deși cu unele rezerve, lui Donato Bramante, în timp ce intervenția unora dintre cei mai distinși arhitecți ai vremii a fost certă: Cola di Matteuccio da Caprarola, Ambrogio da Milano, Antonio da Sangallo il Giovane, Jacopo Barozzi, cunoscut sub numele de "Il Vignola" și Baldassarre Peruzzi. Templul, cu plan central și cruce grecească, are trei abside poligonale și una semicirculară; în interior, douăsprezece statui de ipsos care îi înfățișează pe cei doisprezece apostoli se odihnesc în tot atâtea nișe, în timp ce deasupra altarului mare se află imaginea antică a Madonei cu Pruncul și a Căsătoriei Sfintei Ecaterina din Alexandria. Imaginea, despre care se crede că este miraculoasă, se afla inițial între zidurile unei mici capele care a căzut în dizgrație de-a lungul secolelor. Un zidar a găsit-o acoperită de praf și pânze de păianjen și, după ce și-a șters sudoarea de pe frunte cu aceeași batistă cu care curățase fresca, s-a vindecat în mod miraculos de o boală gravă a ochilor. În amintirea acestui eveniment, a rămas un festival anual, care este sărbătorit pe 8 septembrie și care se încheie cu un frumos și sugestiv foc de artificii.
