La facciata è in travertino, di recente restaurazione, e presenta lo stemma del pontefice; vi è anche un protiro rialzato. L’interno della chiesa è volta a botte ed in alto vi sono le finestre dell’abitazione dei Pecci e del parroco (matroneo). La navata centrale è adorna di colonne in stile corinzio e di lesene. Dall’altare troneggia una pietà in marmo molto espressiva, opera dell’artista polazzo Sosnowski: in piedi c’è S. Giovanni Evangelista che guarda affranto Gesù morto, in braccio alla Madonna.
La pittura del catino rappresenta la Madonna del Rosario (in latino vi sono anche i titoli di alcune encicliche leoniane sulla Vergine): al centro c’è la Madonna del Rosario con il Bambino in trono, a destra S. Gioacchino (nome di battesimo del papa), una palma e S. Nicola con due bambini nella tinozza (ricorda la vecchia parrocchia di S. Nicola di cui S. Leone ha preso il posto), a sinistra, inginocchiato, c’è Leone XIII con mantello papale, S. Giuseppe, (di cui Leone era molto devoto) e S. Leone Magno al quale è dedicata la chiesa.
Epigrafi
In via Castello troviamo tre iscrizioni. La prima, al numero civico 63, dice: