Affacciata sull’omonima piazza di Castiglion Fiorentino, la Chiesa di San Francesco venne edificata dai francescani a metà del Duecento su preesistenti strutture, intitolate a San Salvatore e San Leonardo. L’edificio si presenta con una facciata romano-gotica in pietra arenaria e sulla lunetta del portale si può ammirare una recente terracotta dove è rappresentato San Francesco che istruisce le tortore, opera di Antonio Brogi, ceramista locale.
L'impianto, secondo l’uso francescano, è a navata unica conclusa da un breve transetto con tre cappelle a volta a crociera e copertura a capanna.
All'interno si possono ammirare opere di pregio come la tavola del 1548 rappresentante La Vergine con Sant’Anna, Sant’Antonio e San Silvestro, di Giorgio Vasari, il cui disegno preparatorio è conservato al Louvre di Parigi; La Crocifissione di Francesco Morandini, detto Il Poppi e la Vocazione di San Matteo e Annuncio dell’Angelo a Sant’Anna di Salvi Castellucci.
Di notevole importanza anche il Crocifisso ligneo dipinto a finto bronzo di Giovanni Patriarchi e una statua lignea rappresentante Cristo catturato nell’orto degli ulivi, scolpita da Sallustio Lambardi di Lucignano nel 1651, che viene trasportata in processione il martedì santo dalla compagnia di Sant’Antonio.
Sulla sinistra della chiesa si sviluppa un chiostro a pianta rettangolare, ricostruito nei primi decenni del Seicento su un porticato duecentesco. Sotto le arcate si possono ammirare le lunette affrescate con scene di vita di San Francesco, di Giovanni Pelliccioni da Colle Val d’Elsa.
Sul fianco destro della chiesa nel 1560 venne edificato l’oratorio della Compagnia di San Giuseppe; che oggi appartiene a privati.