Nałożone wielowarstwowo i zróżnicowane stylistycznie malowidła z wyobrażeniem scen i postaci świętych, należą do największych i najpoważniejszych zbiorów sztuki rzymsko-bizantyjskiej sprzed okresu ikonoklazmu. Najwcześniejsze z nich pochodzi z IV/V wieku. Na tzw. Ścianie Palimpsestu wyróżniono chronologicznie 7 warstw fresków, powstających kolejno za pontyfikatu Marcina I, Jana VII, Zachariasza i Pawła I; ostatnie datowane są na pontyfikat Hadriana. Pod względem artystycznym stanowią przekonujący dowód działalności twórców z bizantyjskiego Wschodu w Rzymie, a chronologię ich dodatkowo wyznaczają ocalałe inskrypcje: greckie (z czasów papieża Marcina), grecko-łacińskie (za Jana VII) i wyłącznie łacińskie (za Pawła I)Myrtila Avery: The Alexandrian Style at Santa Maria Antiqua, Rome. „The Art Bulletin” 4, 1925, s. 137..
Do najstarszych należy przedstawienie wyposażonej w atrybuty cesarskie (diadem), tronującej Marii z Dzieciątkiem oraz dwoma towarzyszącymi aniołami, zachowane w trzeciej warstwie fresków na Ścianie Palimpsestu w prezbiterium. Jest to najwcześniejszy przykład bizantyńskiego typu ikonograficznego Maria Regina.