La construction du cloître et des bâtiments conventuels sur le côté droit de l'église remonte également à ces siècles. En 1958, une restauration particulièrement invasive a redonné à l'intérieur son aspect roman d'origine, bien que l'intéressante décoration du XVIIIe siècle ait été perdue.

L'église comporte trois nefs très étroites et hautes, divisées par deux rangées de piliers circulaires dans la tradition lombarde ; en l'absence du transept, la nef se termine par une abside triconcale. Le presbytère est fortement surélevé avec un escalier d'accès restauré lors de la restauration du XXe siècle.

La nef est couverte d'une voûte en berceau surbaissée, tandis que les bas-côtés sont voûtés d'arêtes. Un arc triomphal divisant l'espace de la nef de celui du presbytère est percé d'une fenêtre à meneaux au centre. Les trois absides, à l'extérieur, présentent une décoration particulière qui les sépare par de minces pilastres reposant sur une base élevée et culminant dans des arcs suspendus.

Joyau de l'architecture romane en Ombrie, la crypte "ad oratorium" est divisée en trois nefs absidiales couvertes de voûtes d'arêtes, dont la centrale est à son tour tripartite avec six colonnes de différents types avec des chapiteaux romains réutilisés, avec de curieuses représentations d'animaux et de motifs végétaux.

Derrière l'autel se trouve le sarcophage de Saint Félix le Martyr, reposant sur de petites colonnes qui le maintiennent suspendu au sol. Les informations dont nous disposons sur ce saint sont encore incertaines. Nous savons qu'il fut évêque de Vicus ad Martis entre la fin du IIIe et le début du IVe siècle apr. mais il existe différentes versions de son martyre, qui a eu lieu aux mains du préfet Tarquinius, vraisemblablement entre 304 et 306 après Jésus-Christ. On dit que, par intervention divine, il a lutté pour mourir malgré les terribles tortures auxquelles il a été soumis : plongé dans une marmite de poix bouillante, placé sur des charbons ardents comme saint Laurent, puis décapité.

Aujourd'hui, l'ancienne pratique consistant à invoquer la guérison en rampant sur le sol sous le corps du saint thaumaturge est toujours en vigueur parmi les fidèles.

Le cloître, de plan rectangulaire, comporte un portique soutenu par de solides piliers carrés en briques. Au-dessus de chaque pilier, des fresques représentent des bustes de saints et de bienheureux, tandis que les fresques sur les murs illustrent des récits de la vie de saint Félix. Au centre du cloître se trouve une citerne destinée à recueillir l'eau de pluie. Depuis 1815, l'abbaye de San Felice est le siège de la Congrégation du Précieux Sang, fondée par Saint Joseph del Bufalo.