La facciata in pietra greggia è fiancheggiata da quattro colonne in pietra, che sorreggono le statue, in cotto, di San Giusto, San Clemente, San Lino e Sant'Ottaviano.
L'interno, a croce latina, è in sobrio stile barocco. Nella navata si aprono sei cappelle: la prima, a destra di chi entra, conserva una pregevole Visitazione di Cosimo Daddi (1562-1630). Nella seconda cappella, sull'altare, Predicazione di San Francesco Saverio in India, opera di Gian Domenico Ferretti (1692-1768). Sull'arco della terza cappella si nota lo gnomone - donde s’infiltra un raggio di sole a indicare il mezzogiorno sulla meridiana del pavimento del transetto. L'orologio solare fu disegnato da Giovanni Inghirami nel 1801, All'interno della cappella, tela non ancora autenticata rappresentante Santa Attinia e Santa Greciniana.
Sul transetto si nota la Madonna delle Grazie di Neri di Bicci, dipinta nel 1448. Le stazioni della Via Crucis sono dello scultore contemporaneo Raffaele Consortini da Volterra. Sull'altar maggiore, tra gli intarsi di marmo policromo, spicca l'urna con le reliquie di Giusto e Clemente. Dietro l'altare si apre il coro ove si conservano alcuni reperti della chiesa precedente, tra cui spicca la mensa dell'altare con iscrizione in caratteri longobardi.
Sempre nel transetto s'incontra la Cappella della Compagnia, nel cui soffitto è un affresco con Elia dormiente del volterrano Baldassarre Franceschini.