El temple, just a fora de les muralles de perímetre de la ciutat, és un dels edificis simbòlics de l'arquitectura Renaixentista. La seva construcció, que va començar en 1508, va acabar només un segle més tard. La seva arquitectura contrasta amb la de l'històric centre de Todi, d'un caràcter medieval. El projecte arquitectònic va ser atribuïts, tot i que amb algunes reserves, per Donato Bramante, mentre que sens dubte va ser la intervenció d'alguns dels més destacats arquitectes de l'època: Cola di Matteuccio da Caprarola, Ambrogio da Milano, Antonio da Sangallo el Jove, Jacopo Barozzi anomenat "Il Vignola" i Baldassarre Peruzzi. El temple, amb un pla central i de creu grega, té tres absis poligonal i semicircular, una; a l'interior dotze estàtues de guix, que representen els dotze apòstols, i la resta en molts nínxols, mentre que per sobre l'altar principal de l'antiga imatge de la Verge i el Nen i el casament de Santa Caterina d'Alexandria. La imatge, creu que és miraculós, va ser originalment situat dins de les parets d'una petita capella que havia caigut en molt mal estat al llarg dels segles. Un bricklayer trobar cobert de pols i teranyines i, després de netejar la suor de la seva front amb el mateix mocador amb què va haver de netejar l'aire lliure, va ser curada miraculosament d'una greu malaltia de l'ull. Com a recordatori d'aquest esdeveniment segueix un festival anual que se celebra el 8 de setembre i acaba amb un bonic i suggerent castell de focs artificials.
