Varcato l'ingresso, sulla destra troviamo la famosa "Madonna del Parto", che la tradizione vuole fosse stata realizzata con l'adattamento di un'antica statua romana raffigurante "Agrippina con il piccolo Nerone in braccio", mentre è del 1516 ad opera di Jacopo Tatti detto "il Sansovino". La scultura, forse la più venerata della Madonne romane, traboccante di ex voto di ogni genere, è considerata la protettrice delle partorienti.
 
La navata centrale è inquadrata da pilastri sostenenti arcate a tutto sesto, sopra le quali si snodano 12 storie della vita della Vergine Maria: in particolare, il terzo pilastro sinistro custodisce un gruppo marmoreo rappresentante “S. Anna che riunisce in un unico abbraccio la Vergine Maria ed il Bambino”, opera di Andrea Sansovino: nel giorno di Sant’Anna tutti i poeti di Roma venivano ad appendere intorno al simulacro i loro componimenti poetici, conservati nella chiesa.
 
A questo gruppo scultoreo è collegato il sovrastante affresco di Raffaello del 1512 raffigurante il profeta Isaia fiancheggiato da due putti.
L'altare maggiore, progettato nel 1627 dal Bernini e realizzato da Orazio Torriani, fu inaugurato nel 1628. Al centro vi è collocata l'icona bizantina raffigurante la "Vergine con Bambino" proveniente dalla chiesa di Santa Sofia a Costantinopoli.
 
La seconda cappella è quella dei Pio, così denominata in quanto il progetto della cappella fu affidato da Angelo Pio al Bernini. Segue la Cappella di Santa Chiara, con la pala dell'altare di Sebastiano Conca (1680-1764); gli affreschi del catino sono attribuiti a Girolamo Nanni. La quarta cappella è quella di Sant’Apollonia, raffigurata con un’opera di Girolamo Muziano (1532-1592); di Francesco Rosa (1638-1687), allievo di Pietro da Cortona, sono i dipinti a lato dell'altare e sulla volta con l'affresco “Gloria di S. Apollonia”.
La quinta cappella è dedicata a San Giovanni di San Facondo. La navata di destra inizia con la cappella dedicata a Santa Caterina, alla quale segue quella dedicata a San Giuseppe. La terza cappella è dedicata a Santa Rita, opera di Giovanni Contini (1641-1723), allievo del Bernini: sopra l'altare si trova l'Estasi di S. Rita di Giacinto Brandi (1623-1691). La quarta cappella è dedicata a San Pietro, raffigurato nel gruppo marmoreo realizzato nel 1569 da Giovanni Battista Cassignola; nel timpano spezzato, sopra l'altare, si trova un Dio Padre circondato da cherubini, un dipinto su tavola attribuito alla scuola del Pinturicchio (fine del XV secolo). La navata chiude con la Cappella del Crocifisso, un pregevole Crocifisso ligneo del XVI secolo, davanti al quale la tradizione vuole si recasse a pregare San Filippo Neri.
Il transetto ospita due cappelle: a destra troviamo la Cappella di Sant’Agostino, che custodisce, sopra l'altare, il dipinto “S. Agostino tra S. Giovanni Battista e S. Paolo Eremita” del Guercino (Giovanni Francesco Guerrieri 1591-1666), mentre ai lati “S. Agostino lava i piedi al Redentore” (a sinistra) e “S. Agostino sconfigge le eresie” (a destra), opere del Lanfranco (1580-1647).
Sul lato sinistro invece si trova la Cappella di San Tommaso da Villanova, ricca di marmi pregiati, opera di Giovanni Baratta (1644-1679); la scultura sopra l'altare è “S. Tommaso da Villanova e la Carità” di Melchiorre Caffà (1638-1667), che fu ultimata da Ercole Ferrata (1610-1686) per la morte prematura del suo allievo; sopra al timpano il Dio Padre è ancora di Ercole Ferrata. Accanto all'altare troviamo le altre cappelle: a destra si trova la Cappella di San Nicola da Tolentino, mentre a sinistra si trova la Cappella di Santa Monica, madre di Sant’Agostino: il dipinto sopra l'altare è di Giovanni Gottardi (1733-1812), mentre gli affreschi della volta sono di Giovanni Battista Ricci.  In questa cappella riposa Santa Monica. Accanto a questa si trova anche la cappella dedicata ai Santi Agostino e Guglielmo, uno dei capolavori di Lanfranco: entrando a sinistra vediamo “S. Guglielmo curato dalla Vergine”, di fronte “S. Agostino medita sulla Santa Trinità” e sull'altare “l'Incoronazione della Vergine con i Santi Agostino e Guglielmo”; l'affresco nella lunetta mostra gli "Apostoli intorno alla tomba vuota della Vergine”, mentre sulla volta “l'Assunzione della Vergine”.
 
Le pareti e la volta della navata centrale accolgono un ciclo di affreschi realizzato fra il 1858 ed il 1868 da Pietro Gagliardi. Nei grandi riquadri al di sopra degli archi sono rappresentate dodici Storie della Vita della Vergine,  e, tra i grandi finestroni, sei celebri eroine del Vecchio Testamento, Rebecca, Ruth, Giaele, Giuditta, Abgail ed Ester; nella zona superiore, entro clipei, troneggiano angeli con cartigli ed emblemi che si riferiscono agli episodi sottostanti; nelle vele della volta  spiccano due grandi tondi  a fondo azzurro con le figure di David e Abramo, motivi ornamentali e Storie del Vecchio Testamento a monocromo, con al centro lo stemma quattrocentesco in travertino e oro con l’emblema cardinalizio.