Il tempio, consacrato nel 595, subì nei secoli numerosi rimaneggiamenti, fino al 1927-30, quando Antonio Muñoz diresse il radicale ripristino cui deve l'odierno aspetto, con semplice facciata laterizia a salienti e portico a pilastri tuscanici. Vi si conserva una Crocifissione forse di Mino da Fiesole. L’interno consiste in una fredda aula absidata con nicchie quadrate e semicircolari nei lati; le finestre transennate, il pavimento e la schola cantorum sono ripristini del Muñoz. Sulla parete d'ingresso a destra, monumento funebre di Stefano de Surdis (morto nel 1303) proveniente dall'antica S. Pietro; nella 4ª nicchia a destra: una preziosa Crocifissione, rilievo marmoreo attribuito a Mino da Fiesole e Giovanni Dalmata. Nell'altare maggiore (1742), urna di diaspro contenente le reliquie dei santi Balbina, Felicissimo e altri; nel catino, Redentore in gloria tra i Ss. Balbina, Felicissimo e Quirino con un pontefice, affreschi di Anastasio Fontebuoni fatti eseguire nel 1599 da Clemente VIII, il cui stemma è sull'arco trionfale; dietro l'altare, pregevole cathedra episcopale cosmatesca (sec. XIII).