L'edificio, rivolto a nord-est, ha una bella facciata tardobarocca in muratura a vista a due ordini di paraste raccordati mediante grandi volute e coronata da un frontone triangolare, nel quale compare un'iscrizione a graffito con la data 1779. Il portale e la finestra, chiusa da una vetrata novecentesca con il Santo patrono, sono sormontati da eleganti frontoni variamente sagomati. Il campanile ha origini tardomedievali e fu rialzato probabilmente nel Settecento.
Sul lato opposto vi è una meridiana del 1879.
Internamente la navata consta di tre campate voltate a botte, sulla quale si aprono ai lati due cappelle.
Nel presbiterio, dotato di una cupola a pennacchi, si innesta il coro coperto da una volta a botte.
Alle pareti della navata sono appese, a destra, due piccole tele settecentesche con la Chiamata di Pietro e la Crocifissione di sant'Andrea; a sinistra, accanto al battistero, una tela con San Giovanni Battista, e più avanti una piccola copia, moderna, di San Francesco in meditazione del Caravaggio. Le cappelle laterali, fabbricate all'inizio del XVII 'secolo, sono citate nelle visite pastorali a partire dal 1626. In quella dedicata alla Trinità (sinistra) domina una bella mostra d'altare costituita da due colonne tortili in stucco lucido nero, un frontone interrotto ed elementi decorativi in stucco plasmati tra il 1626 e il 1670. Le tele raffiguranti la Trinità e l'Annunciazione, nella cappella opposta, sono collocabili entro la seconda metà del XVII secolo, mentre il tabernacolo in legno dorato è della prima metà del XVII secolo.
Tutta la zona presbiteriale è coperta da quadrature, nelle quali il trompe-l'oeil e la prospettiva sono utilizzati per creare l'illusione di uno spazio tridimensionale. All'interno di finte nicchie illusionistiche sono affrescate le figure monocrome dei Santi Antonio Abate e Antonio da Padova, sui piedritti dell'arco che immette nel presbiterio, e i Santi Giuseppe e Domenico (?) sulle pareti del coro. Non si conosce l'autore di questa pregevole composizione, databile al 1770-80 ca. Gli Evangelisti connotati dai rispettivi simboli (Marco-leone, Luca-bue, Giovanni-aquila, Matteo-angelo) nei pennacchi della cupola sono invece stati realizzati in epoca precedente, come conferma la data 1661 presente ai piedi di San Luca. Vi compaiono inoltre le iniziali T.B. e uno stemma di famiglia: le prime riferibili probabilmente al pittore, il secondo al committente, entrambi fino a ora non identificati. Il crocifisso ligneo abitualmente esposto accanto all'altare è opera dello scultore Giovanni Genucchi (1904-1979). Dietro l'altare maggiore settecentesco in marmi policromi, con mensa neoclassica aggiunta da Pietro Realini nel 1815, è appesa la pala raffigurante l'Incredulità di San Tommaso. Le figure allungate secondo il gusto manierista e. i panneggi spigolosi accesi da colori vivaci e cangianti consentono di attribuire l'opera a un seguace di Camillo Procaccini e a collocarla intorno al 1600.
