Originalmente fue un templo diseñado con marcada tendencia gótica, constituído por una planta rectangular sin capillas laterales y con una única nave de 3 ábsides, el central probablemente estaba decorado con un trabajo pictórico de Giotto, además se encuentran otras pinturas, esculturas y bajorrelieves, por un momento se tenía contemplada la construcción de una capilla de grandes dimensiones a semejanza del Panteón de Roma. Este templo también es conocido como la Catedral de Bimini en Italia. Oficialmente tiene el título de San Francesco pero toma el nombre de Segismundo Pandolfo Malatesta.
Fue levantada dicha edificación en 1450 gracias a León Battista Alberti, sin embargo existen indicios de que se inicio entre 1447 y 1449 en que a la primitiva iglesia medieval se le agregaron 2 nuevas capillas al lado sur y ya en 1450, Alberti renueva todo por completo tanto en el interior como en el extrerio.