Ostatecznie na podstawie wszelkich przesłanek przyjmuje się, że pierwsze oznaki wykorzystania budowli w funkcji chrześcijańskiej można odnosić do trzeciego dziesięciolecia VI wiekuEnciclopedia dell’arte antica…, dz. cyt., t. 6, s. 921-922..
O obecnej architekturze świątyni, której długość wynosi 30 m, a szerokość 20 metrów, stanowi jej dotychczasowe przeznaczenie. Jest to trójnawowa bazylika z prezbiterium zamkniętym niewielką apsydą, a poprzedzonym poczwórnym portykiem i rozległym atrium. Po obu stronach prezbiterium znajdują się kaplice: większa (Teodota) i mniejsza (Świętych-uzdrowicieli – tzw. anargyroi). W atrium zachowały się pozostałości impluvium z czasów Kaliguli.
Dekoracja malarska thumb|Scena Ukrzyżowania (741/752 r.) thumb|Fresk z wyobrażeniem świętych uzdrowicieli-męczenników (anargyroi) Santa Maria Antiqua nierzadko określana jest jako muzeum malarstwa rzymskiego z VI-VIII stulecia, z wpływami bizantyjskimi sprzed okresu ikonoklazmuBożena Fabiani: Rzym. Wędrówki z historią w tle, dz. cyt., s. 292.. Dzięki ponad tysiącletniemu odizolowaniu od zewnętrznego środowiska, w kościele stosunkowo dobrze zachował się zespół fresków zajmujących łącznie powierzchnię ok. 250 m², a powstałych w okresie od połowy VI do końca VIII stulecia.