Esso è alto 17 metri, a pianta quadrata, con tre ordini di finestre, bifore nel primo e nel secondo e monofore nel livello terminale, dove sono collocate le campane. La copertura del campanile è schiacciata e coperta con coppi. La torre campanaria risulta di diverso orientamento rispetto alla chiesa e ciò fa presumere l'esistenza di una costruzione diversamente orientata rispetto a quella attuale.
L'elemento dominante della chiesa è l'imponente cupola definita dal Bossi come "l'elemento più bello e caratteristico" dell'edificio. E' una costruzione rotonda, a doppia calotta, traforata da un elegante loggiato costituito da sette arcate il quale lascia un passaggio di circa un metro. Dall'arcata centrale, nel lato posteriore della chiesa, sporge un balcone a guisa di tabernacolo, costituito da due colonne corinzie che sorreggono una trabeazione. Le altre arcate si adornano di una trifora ad omega, del motivo della cosiddetta serliana, costituita da due colonne intermedie (corinzie e doriche) che portano gli architravi terminanti in alto le aperture laterali e l'arco dell'apertura mediana e concentrica agli archi è tutta una serie di fori rotondi che formano una corona. La parte inferiore della trifora è occupata da un davanzale a balaustra che corrisponde ai piedistalli delle colonne e che appoggia su di un robusto cordone di pietra. In alto il loggiato termina con una forte cornice a mensole. Il materiale utilizzato per la costruzione fu la pietra calcarea locale tranne per le colonne corinzie che sono in travertino. La chiesa è stata studiata dal Giovannoni e dal Bossi intorno agli anni '20 e di recente dal Bruschi e dal Rita: tutti sono concordi nel ritenere la cupola come uno degli esempi più pregevoli dell'architettura romana del XVI secolo e nell'ipotizzare una diretta aspirazione allo stile di Donato Bramante.
Nel 1.520 la Chiesa venne completamente ricostruita da Giuliano Capranica, come viene attestato dalla monumentale iscrizione sul fregio della cornice d'imposta della volta e da una scritta che era segnata all'interno della cupola nel sec. XVIII e che è stata nuovamente dipinta entro una targa.
L'interno della chiesa di Santa Maria Maddalena si presenta oggi secondo la ristrutturazione della prima metà del Settecento, quando i signori del paese erano i Barberini: l'unica navata cinquecentesca era coperta dal soffitto che ne nascondeva la travatura, ma fu innalzata e ad essa fu sovrapposta da una volta a botte, decorata, nel 1751, con l'affresco della Gloria di S. Maria Maddalena, dai pittori romani Vincenzo Stringelli e Carlo Anellini; vennero chiuse le quattordici cappelle, ricordate in un documento del 1575 (Bossi), distribuite sette per lato, di cui due occupate da altari e una terza occupata dal fonte battesimale, chiusa da un cancello in ferro. Sul fondo curvilineo di questa nicchia è visibile l'affresco raffigurante S. Giovanni Battista, purtroppo tagliato in seguito alla muratura delle cappelle. Rimase inalterata la pianta quadrata con nicchie semicircolari della zona presbiterale, sulla quale s'innalza la cupola. La ricca decorazione in stucco della parte centrale delle pareti del presbiterio appartiene alla fase di abbellimento della chiesa, ricordata dall'iscrizione sul fregio del cornicione interno, posta sull'arco trionfale, realizzata nel 1750, in occasione del giubileo e rivela una commissione di motivi ornamentali, modellati in stucco, quali: valve di conchiglia, foglie d'acanto, cherubini, tralci con terminazioni a rosette, ghirlande di alloro. Motivi che si ripetono per tutto l'interno della chiesa ad eccezione della ghirlanda di fiori e frutta eseguita con cura per i particolari naturalistici e con delicatezza nel modellare le foglie ed i petali.
Ai lati della porta d'ingresso, ci sono due acquasantiere a forma di valva di conchiglia risalenti al sec. XVI. L'attuale facciata della chiesa, con il profilo a capanna, è semplice e caratterizzata da tre finestre tamponate. Nel settecento, a causa della forte umidità, fu addossato alla facciata un muro completamente staccato con in basso un piccolo protiro in tufo dal quale si accede alla chiesa; al suo interno si può ammirare il portale in pietra cinquecentesco.
Sopra la porta d'ingresso viene ancora conservato lo stemma della famiglia Capranica. Tra il 1868 e il 1869 la chiesa subisce un'ulteriore trasformazione con la realizzazione di un nuovo ambiente laterale, che comportò l'apertura e la demolizione di due altari sul fianco ovest della navata centrale. La nuova navata laterale, corredata di due altari e di Sacrestia, conserva il leone reggistemma, scultura in marmo bianco, utilizzato come acquasantiera, attribuito a Michelangelo Buonarroti.