La chiesa di Santa Maria Maggiore è situata nel centro storico di Villamagna con ingresso su Piazza Marconi. La facciata allineata all'adiacente palazzo vescovile è caratterizzata da uno schermo rettangolare a due livelli ritmato da un ordine di paraste doriche interrotto da cornice aggettante e incompleto al secondo livello; il portale centrale barocco è composto da paraste scanalate e decorate, volute, orecchie e ampia trabeazione sorreggente un timpano spezzato mistilineo con fastigio.
La chiesa ha un impianto a croce inscritta con braccio maggiore sull'asse ingresso-coro coperto con volta a botte lunettata sui bracci della croce e cupola maggiore (calotta su pennacchi) all'incrocio e ambulacro di cellule quadrangolari coperte con quattro cupolette satelliti (calotte su pennacchi).
La decorazione interna è in stile barocco con ordine di paraste corinzie con capitelli dorati e alta cornice inquadrante le arcate d'ingresso alle campate cupolate; altari e diffusa decorazione a stucco sulle pareti e sulle volte.
La copertura esterna è a sistema di falde inclinate con manto in coppi.