L’intérieur forme une croix dont le transept est plus long que la nef. Un vestibule construit dans le tepidarium – la salle tiède des thermes – contient les tombeaux des peintres Salvatore Rosa et Carlo Maratta. Le transept est installé dans la grande salle des thermes qui conserve huit colonnes monolithes antiques de granit rouge. Dans le bras droit du transept se trouvent les tombeaux de grands soldats de la Première Guerre mondiale. Le chœur possède en outre une fresque du Dominiquin, le Martyre de saint Sébastien et le Baptême de Jésus de Maratta.