La chiesa è costituita da un corpo a pianta circolare sormontato da un tiburio e cupola centrale, attorno ai quali si dispongono otto tiburi più piccoli e relative cupole. La chiesa è inoltre sopraelevata su un basamento a tre gradoni.

Il disegno di Leonardo è una delle numerose riflessioni sul tema della pianta centrale, sviluppato da numerosi architetti del Rinascimento.
Come spesso accade nei disegni architettonici di Leonardo, non è possibile cogliere alcune riferimento formale agli ordini vitruviani, fondamentali invece nelle opere e nella letteratura rinascimentali. Leonardo si concentra piuttosto sulle possibilità espressive dei volumi e delle masse plastiche in relazione alle piante centrali.

Leonardo da Vinci, I Manoscritti dell'Institut de France. Il Manoscritto B, a cura di Marinoni A., Firenze, Giunti Barbera, 1990

Arata G. U., Leonardo architetto e urbanista, Milano, Industrie Grafiche Italiane Stucchi, 1953

Chierici G, L'architettura a cupola, in Leonardo da Vinci, Novara, De Agostini, 1939