È una basilica gotica di origine duecentesca, riedificata tra 1318 e 1377, successivamente manomessa e infine restaurata nel ’900.<br>Ha facciata incompiuta in pietra e mattoni, un campanile quattrocentesco e un’unica grandiosa navata. Conserva uno dei documenti pittorici più celebrati della storia dell’arte italiana: la Leggenda della Vera Croce, straordinario ciclo di affreschi rinascimentali eseguito da Piero della Francesca tra 1453 e 1466.<br>È in qualche modo un’enciclopedia della pittura murale, dove Piero applicò al meglio ogni sua conoscenza tecnica per conferire vivacità e interesse al racconto. Gli affreschi sono stati restaurati con estrema accuratezza.<br>Il ciclo fu commissionato dalla famiglia Bacci per le pareti del coro, e gli episodi illustrati si rifanno alla Legenda aurea di Jacopo da Varagine, una specie di sunto delle vite dei santi codificato nel 1265. Per comprendere il ciclo pittorico, la ‘lettura’ dei soggetti va dalla Morte di Adamo fino all’Esaltazione e all’ingresso della Vera Croce a Gerusalemme.<br>Agli affreschi fa raffronto, nel rosone della facciata, la vetrata a colori di Guillaume de Marcillat (1524) raffigurante S. Francesco e Onorio III.<br>All’altare maggiore spicca un Crocifisso dipinto, riferito al Maestro di S. Francesco (circa 1270). Alla parete destra si trovano edicole gotiche e rinascimentali (alcune rimaneggiate all’inizio dell’800) e affreschi per lo più di scuola aretina del ’300 e del ’400; quelli nella cappella Carbonati, con Storie di S. Bernardino (1463), sono opera di Lorentino d’Arezzo ispirata a Piero della Francesca; nella cappella di Preghiera, un’Annunciazione di Spinello Aretino.<br>A destra della cappella maggiore, la cappella Guasconi è interamente affrescata da Spinello Aretino (circa 1390); all’altare, trittico (Vergine e cinque santi) di Niccolò di Pietro Gerini.<br>Nella cappella Tarlati, a sinistra della maggiore, si trovano una Crocifissione di Spinello Aretino, un’Annunciazione di Neri di Bicci, e alla parete sinistra un’altra Annunciazione, affresco attribuito a Luca Signorelli prima maniera o a Bartolomeo della Gatta; nel pilastro sinistro, ciborio quattrocentesco in marmo.<br>Nella sesta cappella sinistra, monumento funebre di Francesco Roselli, opera quattrocentesca in terracotta attribuita a Michele da Firenze. <br>Sotto la basilica, la chiesa inferiore data fra dodicesimo e quattordicesimo secolo; ha tre navate, su colonne con capitelli romanici.