Alla fine del XV sec. Sisto IV Della Rovere ebbe cura di far ristrutturare l'Arcispedale, avvalendosi dei prestigiosi interventi dell'arch. Baccio Pontelli e dello scultore Andrea Bregno.
L'edificio, costituito da due imponenti sale che prenderanno i nomi dei medici Lancisi e Baglivi, è lungo 120 metri e largo 13. I grandi ambienti sono raccordati da un tiburio ottagonale sotto il quale emerge un elegante ciborio, probabilmente unica opera romana di Andrea Palladio, arricchito dalla pala d'altare dedicata a San Giobbe, eseguita da Carlo Maratta. Oltre all'ingresso principale, il lato lungo apre su due maestosi portali: il più esterno del Bernini, quello interno di Andrea Bregno.
La struttura è impreziosita da un ciclo di affreschi realizzati dalla scuola umbro-laziale. Il ciclo pittorico, realizzato a partire dal '400, occupa una superficie di oltre 1200 mq e si snoda lungo l'intero perimetro della struttura. Si tratta di oltre 60 scene che descrivono gli episodi più importanti delle origini dell'ospedale, inoltre scene della politica internazionale di Sisto IV.