Kirkens facade (se fotos) står let skråt i forhold til Via Nazionale ovenover. Det er imidliertid ikke Kirken der er anlagt "skævt" i forhold til vejen, men Via Nazionale, der da den blev anlagt i 1870'erne, blev trukket skævt i forhold til den tidligere vej på dette sted, Antikkens Vicus Longus og Middelalderens Strada di San Vitale, som løb nede fra nutidens Via dei Serpenti og op til omkring Kirken San Bernardo i samme retning som nutidens Via di San Vitale følger.

Denne gamle vej løb nede i dalen "Vallata di San Vitale", der - som man kan se af Kirkens niveau - lå endnu længere nede mellem Quirinalhøjen og Viminalhøjen end nutidens Via Nazionale gør. Ved anlæggelsen af denne blev der nemlig ikke alene slået en ret linie mellem de to endepunkter, men også nivelleret meget kraftigt, så den nye gade forløb lige og jævnt og med en rolig stigning.

Trappen (1) ned til Kirken fra den nye, hævede Via Nazionale er udført under Pave Pius IX (1846-1878). (Se foto)

Portico'en (2) foran facaden er restaureret i 1937-38 med 5 helbuer på 4 søjler og 2 sidepilastrer med kapitæler fra begyndelsen af det 5.århundrede. Her er desværre ikke bevaret nogen spor af de tidligere fresker. (Se foto)

På Kirkens højre ydermur kan man se rester af de tidligere buer og søjler. Det første stykke (3) er fra det 5.århundrede i skiftevis tuf og teglsten, mens stykket længere fremme (4) er senere (fra det 9.århundrede, hvor kirken blev restaureret af Pave Leo III) og blandt andet opbygget af genbrugsmaterialer, med teglsten i muren over buerne og tuf kun øverst oppe.

Den smalle gård på denne side af Kirken (5) svarer til det gamle højre sideskib. På muren ind til den nye brandstation i huset ved siden af Kirken kan man se rester af den gamle kirkemur. Under Pave Sixtus IV blev de gamle sideskibe nedrevet og der blev muret til imellem søjlerne, som stadig må befinde sig inde i disse vægge. På en tegning af Salvestro Peruzzi fra det 16.århundrede ses det, at selvom sideskibene er forsvundet har Kirken bevaret 2 lidt større kapeller på det øverste stykke før apsis.

Kirkens apsis stammer også fra den gamle kirke fra det 5.århundrede og udefra (6) kan man se, hvordan den er opmuret af skiftevis teglsten og tuf, som det var almindeligt i Rom i det 4. og 5.århundrede. Dette er det bedst bevarede stykke af den oprindelige bygning.

Inde i porticoen foran kirken finder vi portalen (7), som stammer fra 1475 under Sixtus IV's restaurering, som mindes i indskriften foroven: "Sixtus IIII Pon. Max. Afundamentis Restauravit A NNO Jubilei M CCCC LXXV". Selve dørene er i træ, udskåret med relieffer i en række felter. Man kender ikke kunstneren, men stilen er karakteristisk for 1600-tallets kunst. På den højre dør ses oppe fra og ned forskellige scener: "Martirio di San Protasio", "Martirio di Santa Valeria", "Sant'Ignazio pellegrino", mens der på den venstre ses "Martirio di San Gervasio", "Martirio di San Vitale" og "Visione di Sant'Ignazio alla Storta". I nicherne står de 4 martyrer som Kirken er viet til: Gervasio, Protasio, Vitale og Valeria sammen med Sant'Ignazio di Lojola og San Francesco Saverio. Resten af felterne er smykket med englehoveder og blomster.

Selve kirkerummet (8) (se foto) er højt og langt med 2 små altre på hver side flankerede af 2 kraftige søjler med korinthiske kapitæler, som bærer en trekantet gavl. Søjlerne stammer muligvis fra den gamle kirke fra det 5.århundrede. Væggene mellem sidealtrene er dekoreret med påmalede søjler og herimellem fresker af helgener og profeter i malede nicher foroven og landskaber med de pågældende helgeners martyrier forneden. Freskerne er alle fra før 1611, hvor L. Richeome beskrev dem i sin bog "La peinture spirituelle...". De gamle kilder nævner ikke specielt hvilke kunstnere, der har udført freskerne, men nogle mener, at de på højre side er udført af Gaspare Poussin, mens Cavalier d'Arpino og Andrea Pozzi skulle have malet freskerne på venstre side. Idag mener man, at det er Tarquinio Ligustri, der også menes at være mester for de påmalede søjler, som var hans speciale, der har malet alle freskerne. Malerierne på sidealtrene er tilskrevet Giovambattista Fiammeri, som imidlertid antagelig kun har malet "Le Sante Vergini".

Loftet blev fornyet i 1934 og gulvet er også af nyere dato.

Til højre for indgangen ses "San Vittore og Santa Corona" (9) og ovenover "Michea", maleriet er fra det 17.århundrede.

På højre sidevæg ses først "Sant'Andrea martirizzato" (10) og "Daniele" ovenover, også fra det 17.århundrede.

På det første sidealter (11) hænger et maleri af G.B. Fiammeri fra det 17.århundrede: "Le Sante Vergini Martiri in gloria" ("De hellige martyr-jomfruer") eller "Il Trionfo della Verginità" ("Kyskhedens Triumf"), blandt helgendinderne kan man se Sant'Orsola med fanen og Sant'Agnese med lammet. På arkitraven over alteret står en indskrift på latin: "Adducentur regi virgines post eam".

Herefter følger der malede søjler og freskerne "Martirio di San Pafnuzio" foroven og "Geremia" forneden (12), begge fra det 17.århundrede, og efter endnu nogle malede søjler fresken "Martirio di San Marcellino Prete e di San Pietro Esorcista" fra det 17.århundrede (13).

På det andet sidealter (14) på højre side er der et maleri af "L'Assunzione della Vergine" ("Jomfru Maria's Himmelfart"), som også af nogle tilskrives Fiammeri. Foroven ses "Salomone". På arkitraven står en indskrift på latin: "Vas admirabile opus Excelsi".

Herefter er der på væggen inden koret (15) fresken "Martirio di Sant'Ignazio Vescoco di Antiochia" fra det 17.århundrede. (se foto)

I Koret står der til højre en stukstatue (16) af "Sant'Agostino" fra det 17.århundrede. Herefter (17) følger fresken "Lapidazione di San Vitale" af Agostino Ciampelli fra det 17.århundrede, den er fremstillet som et stort vægtæppe og regnes for et af hans bedste arbejder. Derpå kommer vi til endnu en stukstatue (18), denne gang af "Sant'Ambrogio".

Lige før apsis er der på de malede søjler ophængt et maleri af "Gedeone che vince i Madianiti" (19).

I apsis-rundingen er der en fresko (20) af Andrea Commodi (1560-1638): "L'Andata di Cristo al Calvario" og nedenunder to andre malerier af samme kunstner, til højre (21) "La Decollazione di San Protasio" og til venstre "La Flagellazione di San Gervasio" (22).

På højalteret er der et maleri af en ukendt kunstner fra begyndelsen af det 17.århundrede med de helgener, som kirken er viet til: San Vitale, Santa Valeria, San Gervasio og San Protasio, det tilskrives idag Andrea Commodi. På søjlerne over højalteret kan man se Isabella della Rovere's våben, opsat som tak for finansiel støtte til restaurering af kirken.

Lige efter apsis er der på de malede søjler ophængt et maleri af "Sansone che trova il miele nella mascella del leone da lui ucciso" (23).

Herefter (24) står en stuk-statue af San Gregorio fra det 17.århundrede.

Derpå følger øverst på venstre sidevæg en fresko af Agostino Ciampelli "Martirio di San Vitale" (25), (se foto). Og til venstre herfor endnu en stuk-statue fra det 17.århundrede (26), denne gang forestillende San Girolamo.

Inden det øverste venstre sidealter hænger fresken "Martirio di San Clemente" (17.århundrede) (27).

På alteret (28) hang der engang et maleri af "L'Orazione nell'Orto", men det er idag viet til "Santissimo Cuore di Gesù". På arkitraven står en indskrift på latin: "Ut mederer contritis corde". Øverst: "David" fra det 17.århundrede.

Til venstre for alteret ses fresken "Martirio di San Gennaro" (29) og ved siden af (30) "I Quaranta Soldati Cappadociani Martiri" (se foto) og ovenover "Isaia", alle fra det 17.århundrede.

På det nederste sidealter på venstre væg (31) er der en fresko, der også af nogle tilskrives Fiammeri: "I Santi Confessori", det drejer sig muligvis om helgenerne Silvestro, Atanasio, Crisostomo, Basilio, Gregorio Nazianzeno, Ambrogio, Agostino, Girolamo, Gregorio Magno og Bernardo. På arkitraven står en indskrift på latin: "Qui sunt Christi carnem suam crucifixerunt".

På væggen til venstre for alteret (32) hænger nederst "I Santi Martiniano, Saturiano e i loro due fratelli martiri" og øverst "Zaccaria", begge fra det 17.århundrede.

På væggen ved siden af hoveddøren (33): "Il soldato unto di miele esposto agli insetti" og ovenover "Gioele" (17.århundrede).

De frygtelige martyr-scener er malet i tidens ånd for at forstærke indtrykket af martyrernes beundringsværdige dyd og udholdenhed for at holde deres hjerter rene og gå Herrens veje. Samme type malerier kan ses i Kirken Santo Stefano Rotondo på Monte Celio, hvor de også er udført efter ønske af Jesuiter-munkene. Lignende malerier findes også i Sant'Andrea al Quirinale.

I en del af freskerne (for eksempel "Il Martirio di San Clemente") er landskabsscenerne fremherskende, mens personerne er ganske små. Disse fresker kan sammenlignes med landskabsbillederne i Kirken San Martino ai Monti udført af Gaspard Dughet i 1640-55 eller med malerierne i Cappella di Fra Mariano i San Silvestro al Quirinale udført af Polidoro og Maturino.