Si ipotizza che la cupola e la volta siano state edificate dall’architetto Carlo Fontana nel XV secolo.

Gli affreschi sono stati realizzati dal francese Stefano Parrocel detto “Il romano” nel 1739 e raffigurano la SS. Trinità in Gloria, la Vergine e i Santi. Nel tripudio festoso di cherubini e serafini, appaiono monumentali e pervasi dalla piena luce, le figure della Vergine e dei Santi, tra cui si notano Santa Maria Maddalena e San Camillo, Santa Teresa, San Filippo Neri, Sant’Antonio e San Gaetano. Nei quattro pennacchi della cupola lo stesso Stefano Parrocel raffigura i Dottori della Chiesa.

La volta della navata è decorata con affreschi realizzati da Michelangelo Cerruti e scoperti al pubblico il 12 luglio del 1732. Rappresentano le storie della Maddalena, ovvero la resurrezione di Lazzaro; la discesa dalla croce; Maria Maddalena che si reca al sepolcro per ungere il corpo del Signore; la Santa che annuncia a Pietro la resurrezione di Cristo; il Noli me tangere e la Maddalena che si ritira in penitenza nella grotta di Marsiglia.

Gli affreschi ai lati dell’organo sopra l’ingresso principale sono opera dello stesso pittore e rappresentano, a destra, scene con La Santa che riceve l’eucaristia dal vescovo Massimiano e a sinistra la Maddalena portata in cielo dagli angeli. Anche i chiaroscuri che raffigurano angeli e Profeti, così come gli arabeschi e i preziosi fregi lumeggiati in oro che riempiono gli spazi tra gli affreschi sono opera di Michelangelo Cerruti.