L'interno della chiesa misura m. 56 x 25 ed è a tre navate separate da ventiquattro colonne con scanalature corinzie; gli archi al di sopra di queste ultime sono sovrastati da una fascia in marmi policromi del V secolo. Sopra le colonne si trovano le ventinove finestre paleocristiane. Sopra ogni colonna sono insegne militari sormontate da croci. Sulle pareti della navata maggiore sono tracce del rivestimento in opus sectile. I restauri effettuati da Domenico Fontana nel 1578, su incarico di papa Sisto V e il restauro effettuato da Francesco Borromini nel 1643 alterarono profondamente l'interno della Basilica. Dopo il 1870, con la soppressione dei monasteri la chiesa fu ridotta a lazzaretto comunale, ma venne finalmente restaurata da Antonio Muñoz tra il 1919 e il 1938 e riportata alla struttura originaria.

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