L'aspetto attuale del luogo, inglobato all'interno della cinta muraria, non permette di capire il significato che il tempio rivestì per secoli; collocato in un'altura, fuori città, era l'unico edificio ove poter praticare il culto cristiano in una città ancora dominata da cultura pagana.
Paragonabile alle chiese romane di Santa Costanza e Santo Stefano Rotondo, ha pianta circolare.
All'interno il vano centrale è separato dall'ambulacro da sedici colonne di spoglio corinzie di differenti grandezze che sostengono il tamburo. Su questo si aprono una serie di finestre raggruppate a tre a tre ed orientate in direzione dei quattro punti cardinali.
Il tetto a tenda è sorretto da costoloni poggianti su peducci che come il portale sono di epoca gotica.
Facendo il giro dell'ambulacro si incontrano il piccolo battistero, con affreschi votivi del XV secolo, la cappella del Crocifisso e la cappella dell'Angelo mentre una quarta cappella è andata perduta con l'apertura del portale.
L'altare, al centro della chiesa, è formato da un'antica lastra di marmo collocata sopra un tronco di colonna.

Curiosità
Contrariamente a quanto si potrebbe pensare l'edificio non deriva dalla trasformazione di un antico tempio pagano.
In realtà i cristiani non utilizzavano mai i templi dell'antico culto perché erano diretta espressione delle religioni pagane e anche perché le dimensioni erano troppo ridotte per officiarvi la messa ed accogliervi i fedeli all'interno.
La realtà è che declinato il culto degli dei i templi innalzati a divinità secondarie venivano concessi dai magistrati alla comunità cristiana per l'uso che voleva farne e che si riduceva quasi sempre alla demolizione per costruire altrove una chiesa.
Per questo le colonne all'interno dell'edificio ed altri elementi sono di reimpiego e derivano probabilmente dal tempio di Vulcano e da un tempio dedicato a Flora esistente sul colle di Civitella d'Arna.

Informazione e consigli utili

Una volta in centro si può raggiungere la chiesa di San Michele Arcangelo percorrendo a piedi Corso Garibaldi o lasciando l'auto in prossimità del cassero che ospita il Museo delle Porte e delle Mura urbiche.