L’attuale edificio sostituì la precedente basilica medievale, della quale conserva l’impianto a tre navate, e fu aperto al culto nel 1721 dal vescovo Giovanbattista Tenderini.

La chiesa presenta una decorazione a stucchi in elegante stile rococò. Nell’abside, dietro l’altare maggiore in marmi policromi, si trovano il coro ligneo e una grande tela di Giuseppe Bottani raffigurante la Regina Martirum e otto santi.

Il pavimento in cotto originale fu sostituito nella seconda metà del Novecento con marmo bianco di Carrara e bardiglio. Nello stesso periodo vennero rimossi i lampadari in cristallo e i paramenti in damasco bordati d’oro, un tempo utilizzati nelle solenni celebrazioni liturgiche.

Sotto l’altare maggiore sono custodite, in una teca di vetro, le reliquie dei Santi Martiri, compatroni della città. Di particolare pregio è l’organo a canne, costruito nel 1721 da Domenico Densi con parti provenienti dallo strumento del 1582 di Domenico Benvenuti: restaurato, è stato inaugurato nuovamente il 18 maggio 2001 dal Maestro Wijnand Van der Pol.