L’opera raffigura una Madonna col Bambino e santa Caterina da Siena. La Madonna, al centro della composizione, indossa una veste dai toni chiari e luminosi e tiene in braccio Gesù Bambino, avvolto da un panno bianco. Gesù porge la corona di spine a santa Caterina da Siena, posta in primo piano in basso a destra. La Vergine rivolge il suo sguardo verso il basso, mentre tiene Gesù in grembo.
Il dipinto presenta una composizione e uno stile richiamano le tradizioni artistiche della scuola senese, sono presenti influenze stilistiche di pittori manieristi come Francesco Vanni e Ventura Salimbeni sebbene in modo indiretto.
L’opera è provvista di cornice coeva dipinta di nero e listrata di oro.