I det ydre fremstår Kirken som kvadratisk, mens den indre grundflade er otte-kantet.

Af Kirkens 4 sider er kun de 3 synlige udefra, nemlig østsiden (a) ud mod Vicolo di San Bernardo (se foto), hovedfacaden (b) med hovedindgangen mod syd og Piazza di Madonna di Loreto, og vestsiden (c) mod Piazza Venezia og Via dei Fornari, mens nordsiden (d) er bygget sammen med præsteboligen La Canonica, der danner en trekantet bygning bag Kirken mellem gaderne Via dei Fornari og Vicolo di San Bernardo.

Bygningen ligger lidt hævet fra jorden og hver af dens 3 synlige sider er opdelt i 3 lodrette felter af par af høje, brede og flade lyse søjler med korinthiske kapitæler. De hviler på et højt panel, der brydes af de 3 døre, hoveddøren mod syd og de 2 sidedøre. Alle dørene er indsat i høje, smalle rammer, der krones af henholdsvis et trekantet og 2 buede gavlfelter. I det trekantede felt over hovedindgangen er der en 1500-tals fresko med Madonna med Barnet. Over alle gavlfelterne er der en travertinbue som pynt på det røde murværk, som Kirkefacaden ellers er bygget af.

På hver side af dørene er der ovenover det høje panel en høj, konkav niche og over disse løber - i højde med dørenes gavlfelter - en smal travertingesims.

Søjlernes kapitæler bærer 2 brede friser, som afslutter den nederste del af Kirkebygningen.

Klokketårnet (e) er bygget ind i Kirkens nordvestlige hjørne, hvor præsteboligen Il Canonica (d), fortsætter med facade ud mod Via dei Fornari. Tårnet med den pudsige overbygning til kirkeklokkerne er af Jacopo del Duca og bygget i perioden 1573-1577, mens La Canonica er fra 1867-75, hvor arkitekten Luca Carimini sammen med Giuseppe Sacconi stod for byggeriet.

Kuplen består af 2 dele, en kraftig, lav, ottekantet bygning, kaldet tambur, med 8 vinduer med skiftevis buede og trekantede overliggere og adskilte af dobbelte, flade søjler. En række brede bånd bærer tagudhænget og over dette snævrer bygningen ind til den egentlige kuppel. Den er halvcirkelformet, men opdelt i 8 felter, der svarer til den ottekantede tambur nedenunder. I hvert felt er der 2 runde vinduer, nederst et større og højere oppe et noget mindre, i runde, kraftigt fremspringende rammer. Kuplen krones af en høj, kraftig lanterne med høje, smalle vinduer bag en ekstra række af tynde høje søjler med spir, der afrundes af en lav overbygning, som bærer den afsluttende lave kalot. Kuplen var forbillede for kuplen på den senere byggede nabokirke Santissimo Nome di Maria.

Kirkerummet (1) er ottekantet med 4 halvcirkelformede kapeller i det, der er selve den rektangulære bygnings 4 hjørner. I hvert af rummets 8 hjørner er der helt flade, brede, riflede, lyse søjler med store, forgyldte korinthiske kapitæler, der bærer en række bånd og en forgyldt frise med tekst.

Over denne rejser den ottekantede tambur sig med søjler og mønstrede stukrammer i flere gyldne nuancer mellem 4 vinduer og 4 malerier og kuplen fortsætter dette mønster med englebilleder, profeter og sibyller og runde medaljoner med helgenportrætter på guldbund, der stammer fra den voldsomme restaurering i 1867-1875. De mange stukarbejder er udført af D'Amico og malerierne af Cesare Mariani. I tamburen er der Maria-motiver: "Annunciazione" ("Bedudelsen"), "Adorazione dei pastori" ("Hyrdernes tilbedelse"), "Fuga in Egitto" ("Flugten til Ægypten" og "Compianto sul Cristo" ("Sorg over Kristi Død"). Nogle skitser til disse malerier findes idag i Museo di Roma.

På indgangsvæggen (2) ud mod Piazza della Madonna di Loreto er der over døren et halvcirkelformet felt med en fresko med motivet "Madonna di Loreto portata dagli angeli" ("Madonna di Loreto båret af englene") af Cesare Mariani, der her viser, hvorledes Jomfru Maria's hus ifølge legenden af englene blev bragt til Loreto.

Overfor hovedindgangen åbner det store rum med højalteret sig, mens der på hver sidevæg mellem 2 kapeller er en niche med en sideindgang under en korbalkon med udskåren balustrade.

Det første kapel i højre side (se foto til venstre) er Cappella di Santa Caterina (3). Det er udsmykket med mosaikarbejder af Paolo Rossetti, udført i 1594, som det kan ses forneden til højre på det midterste billede. Altertavlen forestiller Santa Caterina, til højre ses San Francesco d'Assisi og til venstre San Giovanni Evangelista (Evangelisten Johannes). I loftet er der en "Colomba dello Spirito Santo" ("Helligåndens Due"), flankeret af 2 engle. Det lille maleri på alteret er fra 1800-tallet og forestiller San Luigi Gonzaga.

Over den højre indgangsdør (4) er der et orgel af Giorgio Guglielmo Trice, som erstatter et tidligere instrument af Luca Blasi. Den øverste del af koret er tegnet af Giovan Battista Montano omkring 1596, mens den nederste del stammer fra 1800-tals restaureringen under Luca Carimini.

Det lille maleri på kapellets alterbord er en "Madonna del Rosario con i Santi Domenico e Caterina" fra slutningen af 1800-tallet.

Højalterrummet (6) blev færdiggjort i årene 1628-30, efter at en vis Giovanni Battista Antifassi (eller Antifossi) i 1627 havde doneret Kirkens broderskab en sum penge til dette formål. Arkitekt på projektet var Gaspare De Vecchi og stenhuggerarbejdet blev udført af Stefano Longhi og Francesco Naldini.

Væggene i rummet er dækket af mangefarvede marmorplader i sorterne portasanta, serpentino, giallo verde og andre. I væggene er der nicher med statuer: først er der på højre side en engel, udført af Stefano Maderno i 1630, derpå Santa Cecilia af Giuliano Finelli og Santa Domitilla af Domenico de' Rossi fra samme periode. Mellem statuerne hænger maleriet "Morte della Madonna" ("Jomfru Maria's død"), malet af Cavalier d'Arpino i 1629.

Derpå følger på venstre side en statue af Santa Agnese af Pompeo Ferrucci og af Francois Duquesnoy: Santa Susanna der oprindeligt stod i nichen til højre for alteret, hvorhen hendes håndbevægelse var rettet. Herimellem hænger maleriet "Nascita della Vergine" ("Jomfru Maria's Fødsel"), malet af Cavalier d'Arpino i 1629. Endelig er her endnu en engel af Stefano Maderno. Alle statuerne er udført omkring 1630.

Kassetteloftet i forgyldt stuk har i midten en lille kuppel, hvorfra lyset trænger ned.

Over selve højalteret (7), der blev indviet allerede i 1534, er der et billede på forgyldt bund af "Madonna di Loreto tra San Rocco e San Sebastiano", som iflg. et nyligt opdukket dokument er malet i 1509 af kunstnerne Antonio Bevilacqua og Petrus de Bresirius. Alteret blev senere restaureret af Carimini, der ligeledes er mester for hostiegemmet. Ved den store restaurering i 1800-tallet flýttede han endvidere alteret helt op mod rummets endevæg.

I højre side af presbyteriet er der en dør ind til et lille forrum til Kirkens sakristi (8). Her er der opsat sten med indskrifter om testamentariske gaver fra bagerlavets medlemmer og her hænger også malerierne "Sacro Cuore di Gesù" ("Jesu Hjerte"), malet af Pietro Tedeschi i 1796, "Madonna con Bambino e i Santi Antonio, Caterina e Onofrio" ("Madonna med Barnet og helgenerne Antonius, Caterina og Onofrio") af Faustina Concioli, dateret 1806(eller 8), "San Carlo Borromeo e la Vergine Lauretana" ("San Carlo Borromeo og Madonna di Loreto") af ukendt romersk kunstner fra 1700-tallet, samt 6 mindre billeder med Jomfru Maria, Jesus og de 4 evangelister. En række trækorstole er af nyere dato, fra det 19.århundrede, tegnet af Carimini, ligesom møblerne i sakristiet og alteret derinde, mens maleriet af Madonna med Barnet og Santa Anna er fra det 16.århundrede.

I venstre side af presbyteriet er der en dør ind til et lille moderne kapel for Madonna di Lourdes (9), indrettet i 1974.

Balustraden, der afgrænser presbyteriet, er fra 1600-tallet.

Det andet kapel i venstre side (10), til venstre for højalterrummet, er Cappella del Crocifisso med en dekoration i stuk og guld fra 1641. Altertavlen (se foto) er et krucifiks i træ fra det 16.århundrede, som hænger bagved et udskåret ramme fra det 18.århundrede. I denne ramme er der indsat 8 relikvieskrin, 1 over hvert af Korsets arme og 3 under disse.

På væggene er der freskomalerier af Cesare Mariani fra 1870-74. Til højre: San Longino og Santa Veronica, til venstre: Sant'Elena og San Giuseppe d'Arimatea. I loftet: "La Resurrezione di Gesù" ("Genopstandelsen"), "Cristo nell'Orto" ("Jesus på Oliebjerget") og "Le Pie Donne al Sepolcro" ("De fromme kvinder ved graven"). I malede nicher er der en Maddalena (Maria Magdalene) og en San Giovanni Battista (Johannes Døberen).

Over den venstre indgangsdør (11) er der et kor- og orgelrum magen til det på den modsatte side. Den øverste del af koret er tegnet af Giovan Battista Montano omkring 1596, mens den nederste del stammer fra 1800-tals restaureringen under Luca Carimini.

Første kapel i venstre side er Cappella di San Carlo Borromeo (12). Det er udsmykket i begyndelsen af 1600-tallet af Gaspare De' Vecchi med stuk i hvidt og guld med figurerne "La Fede" ("Troen"), "La Carità" ("Kærligheden") og "La Giustizia" ("Retfærdigheden") og "La Religione" ("Religionen") samt små englebørn med kors og bøger og "Un Vescovo con il modello della Chiesa" ("En Biskop med en model af Kirken").

I loftet ses en fresko af en ukendt kunstner: "San Carlo distribuisce la Comunione agli Appestati" ("San Carlo fordeler nadverbrødet til de pestramte"), der bærer årstallet 1664, og ved siden af 2 fresker af engle fra det 17.århundrede.

Altertavlen er "La Carità di San Carlo Borromeo" ("San Carlo Borromeo giver almisser til de fattige") og på kapellets sidevægge er der malerier af Sant'Andrea og San Giovanni Battista (Johannes Døberen), begge malet af Filippo Tedeschi. På alterbordet står et lille maleri af Sacro Cuore di Gesù ("Jesu Hjerte") fra 1800-tallet.