La facciata su Piazza Maggiore, che ospitava dal 1301 sopra la ringhiera degli Anziani la statua in lamina di rame di Bonifacio VIII (oggi al Museo Civico Medievale), presenta tuttora la splendida Madonna con Bambino di Niccolò dell'Arca (1478) già dorata e policroma, cui si affiancò per pochi anni un'immagine di Giulio II, distrutta in occasione del tentato rientro dei Bentivoglio nel 1511.

Fu arricchita a metà Cinquecento dal bel portale di Galeazzo Alessi, sopra il quale venne collocata nel 1580 la grande statua in bronzo di papa Gregorio XIII, della bolognese famiglia Boncompagni, opera dello scultore Alessandro Menganti