Fresk przedstawia chaotyczny rój wijących się ciał przerażonych ludzi. W centralnej części artysta umieścił surową postać Chrystusa, przedstawionego niczym muskularny hellenistyczny posąg, bezwzględnie strącającego w otchłań grzeszników. U jego boku widnieje skulona Maryja; zrezygnowała ze wstawiennictwa u swego Syna, z boleścią odwracając twarz od obrazu cierpienia. Niemal całą powierzchnię fresku wypełniają nagie ciała – z prawej strony opadają potępieni, z lewej powoli wznoszą się ku niebu zbawieni. Pesymistyczny wyraz dzieła dopełnia fakt, że zwisająca bezwładnie z ręki św. Bartłomieja ludzka skóra to autoportret samego Michała Anioła.
W przeciwieństwie do większości dzieł renesansowych w Sądzie Ostatecznym brak perspektywy zbieżnej. Charakterystyczne są również zdumiewający natłok postaci oraz ich dynamizm. Wszystkie te cechy odnaleźć można później w licznych obrazach twórców manierystycznych.