De tempel, net buiten de muren van de stad, is een van de symbolische gebouwen van de Renaissance architectuur. De bouw, die begon in 1508, eindigde slechts een eeuw later. De architectuur contrasteert met die van het historische centrum van Todi, van een middeleeuws karakter. Het architectonische project werd, zij het met enige reserves, toegeschreven aan Donato Bramante, terwijl het zeker de tussenkomst was van enkele van de meest vooraanstaande architecten van die tijd: Cola di Matteuccio da Caprarola, Ambrogio da Milano, Antonio da Sangallo de jongere, Jacopo Barozzi called "Il Vignola" en Baldassarre Peruzzi. De tempel, met een centraal plan en een Grieks kruis, heeft drie veelhoekige apses en een halfronde; binnen twaalf gips standbeelden, die de Twaalf Apostelen weergeven, rusten in zo veel niches, terwijl boven het hoofdaltaar het oude beeld van de Madonna en het kind en de bruiloft van de Heilige Catharina van Alexandrië is. Het beeld, dat als wonderbaarlijk werd beschouwd, bevond zich oorspronkelijk binnen de muren van een kleine kapel die door de eeuwen heen in verval was geraakt. Een metselaar vond het bedekt met stof en spinnenwebben en na het zweet van zijn voorhoofd te hebben afgeveegd met dezelfde zakdoek waarmee hij het fresco had schoongemaakt, werd hij wonderbaarlijk genezen van een ernstige oogziekte. Ter herinnering, dit evenement blijft een jaarlijks festival dat op 8 September wordt gevierd en eindigt met een prachtig en suggestief vuurwerk.
