Tempietto wordt beschouwd als HET gebouw dat de Hoge Renaissance in de architectuur inluidde.
Het Tempietto voldoet min of meer aan de beschrijving van peripteroi (cilindervormige tempels met een gesloten binnenkant) van Vitruvius.
In de kerk zou in het midden één deur moeten zijn; het Tempietto heeft ook twee zij-ingangen. Deze zijn na alle waarschijnlijk later toegevoegd.
In de muren van de cella zitten afgewisseld schelpvormige nissen en rechthoekige vensters.
In een houtsnede van Palladio staan in tegenstelling tot nu beelden in de nissen, maar het is niet duidelijk of deze er ooit hebben gestaan.
Om de cella heen staan zestien Dorische zuilen.
De Dorische zuilen waren voor goden en godinnen bedoeld.
Ze werden hier toegepast voor Jezus. Deze toepassing van klassieke symbolen op christelijke kerken was revolutionair voor die tijd.
Door de verschillen in steensoorten wordt er constract aangebracht.
Er word gebruik gemaakt van travertijn, graniet voor de zuilen en wit marmer voor de kapitelen.
De kerk is van buiten rond, maar aan de binnenkant zitten vier inhammen in de muur waardoor een griekse kruisvorm ontstaat. DIt werd in de renaissance als ideaal beschouwd.
De vloer van de kerk is ingelegd met mozaïeken. In het midden zit een gat waardoor men in de crypte kan kijken. Dit zou de plaats zijn waar Petrus is gekruizigt.
