L'église de San Domenico est une grandiose construction gothique commencée en 1226, agrandie au XIV° siècle et terminée en 1465.

A l'intérieur, ample, majestueux, essentiel, se distingue la Chapelle de Sainte Catherine où l'on vénère le crâne de la Sainte; la Chapelle est une construction de 1488, peinte à fresque au début du XVI° siècle surtout par Sodoma et il faut noter en particulier la fresque représentant l'évanouissement de sainte Catherine.
Dans la Chapelle des Voûtes, une fresque de la fin du XIV° siècle,œuvre de Andrea di Vanni, constitue le seul portrait fidèle de Sainte Catherine de Sienne.
Sur le maître–autel, le ciboire et les deux anges sont une œuvre raffinée de 1475 du sculpteur florentin de la Renaissance Benedetto da Maiano.
Dans le transept droit, il faut visiter la seconde Chapelle, appelée «des Allemands» à cause des tombes et des inscriptions d'étudiants germaniques qui fréquentaient l'Université de Sienne aux XVI° et XVII° siècles.