Plan kościoła oparty jest na krzyżu łacińskim. Składa się z nawy o czterech przęsłach, nawy boczne zostały podzielone ścianami na kaplice po trzy po każdej stronie i dodatkowo dwa ośmiokątne przedsionki dla bocznych wejść, transeptu, którego końce wystają nieco poza boczne ściany nawy. Na skrzyżowaniu nawy i transeptu znajduje się kopuła. Prezbiterium łączy się z półkolistą apsydą, po obu stronach prezbiterium znajduje się ośmioboczna kaplica.
Pomiędzy kaplicami umieszczono białe pilastry korynckie ze złoconymi kapitelami podtrzymującymi belkowanie. Sklepienie kolebkowe nawy jest ozdobione cyklem XIX-wiecznych malowideł związanych tematycznie z Maryją. W pasie środkowym od strony wejścia przedstawiają one: wygnanie Adama i Ewy z raju z wizją Niepokalanie Poczętej, Ukazanie się Matki Bożej Urszuli Benincasie, Ogłoszenie dogmatu o Niepokalanym Poczęciu, Nawiedzenie, natomiast przy oknach znajdują się wizerunki Apostołów i Ewangelistów autorstwa Silvio Galimberti.
We wnętrzu bębna kopuły są pary pilastrów korynckich oddzielających okna. Pilastry są obramowane z boków i góry stiukowymi różami. Fresk w kopule Wniebowzięcie Marii, autorstwa Giovanniego Lanfranco, został namalowany w latach 1622–1625. W pendentywach znajdują się wizerunki Ewangelistów, dzieło Domenichino.