Sull’altare maggiore, realizzato a Firenze da Giuseppe Cipriani su disegno dell’architetto Giuseppe Castellucci nel 1914, è conservata una straordinaria opera di Giovanni Baronzio.
Il pittore, uno dei più tardi e dei più importanti della Scuola riminese del Trecento, realizzò il polittico attorno al 1345, caratterizzandolo sì con un’impostazione arcaicizzante, ma con un cromatismo delicato e prezioso che trasporta in un mondo incantato.
L’opera è costituita da nove pannelli raffiguranti al centro la Madonna col Bambino e, ai lati, i Santi Caterina d’Alessandria, Paolo, Lodovico d’Angiò, Pietro, Giovanni Evangelista, Francesco, Michele Arcangelo e Chiara.