Architektura i sztuka Kościół Santa Maria ai Monti jest świątynią jednonawową, powstałą na planie krzyża łacińskiego. Po obu stronach nawy znajdują się po trzy kaplice boczne. Duży transept przechodzi w niezbyt wystającą absydę za ołtarzem głównym. W centralnie usytuowanym ołtarzu, w jego nastawie, znajduje się fresk Madonny z Dzieciątkiem (Madonna dei Monti), któremu świątynia zawdzięcza swe istnienie. Ołtarz powstał według projektu Della Porty.
W kościele znajdują się dzieła takich mistrzów, jak: Durante Alberti (Zwiastowanie), Cesare Nebbia (Pokłon Trzech Króli i Sen św. Józefa), Girolamo Muziano (Narodzenie Pańskie), Giovanni da San Giovanni (Madonna z Dzieciątkiem i św. Karolem Boromeuszem), Antonio Viviano (kopia Piety Lorenza Sabatiniego), Paris Nogari (Droga na Kalwarię), Giovanni Battista della Marca (Zmartwychwstanie Zbawiciela), Paolo Guidotti (Zwiastowanie). Sufit świątyni zdobią freski, przedstawiające Wniebowstąpienie Pańskie, aniołów i doktorów Kościoła autorstwa Cristoforo Casolaniego. Ozdobne stiuki są dziełem Ambrogio Buonvicino. Dekoracje absydy wyszły spod pędzli Giacinto Gimignaniego i Cristoforo Casolaniego. Casolani namalował również czterech ewangelistów, zdobiących wnętrze kopuły.