La Chiesa di San Francesco, consacrata nel 1291, ha subito nel corso dei secoli notevoli modifiche ed ampliamenti. Della primitiva costruzione rimangono le tre absidi poligonali e il fianco destro dove compaiono delle bifore tamponate e un portale ogivale. L’interno, a croce latina e ad un’unica navata, fu completamente trasformato in forma barocca tra il 1707 ed 1727. Gli stucchi sono opera del tifernate Antonio Milli, mentre il pittore Lucantonio Angiolucci da Città di Castello ornò i medaglioni della volta con San Francesco, Sant’Antonio e San Giuseppe da Copertino. Entrando nella chiesa, in fondo a sinistra vi è la cappella Vitelli costruita verso la metà del 1500 su disegno di Giorgio Vasari. Dello stesso artista è anche la grande tavola raffigurante l’Incoronazione della Vergine (1563), commissionata da Gentilina Della Staffa Vitelli, madre di Paolo e di Chiappino, qui tumulati insieme a Nicolò Vitelli, il “Padre della Patria”, morto nel 1486. Gli stalli del coro, che rappresentano la Vita di Maria e di San Francesco, istoriati a tarsia graffita e ritoccata a china e databili ai primi decenni del XVI secolo, sono attribuiti alle medesime maestranze impegnate nel coro ligneo della Cattedrale.
Il cancello in ferro battuto del 1567 è opera del maestro Pietro Ercolani tifernate. Proseguendo sulla navata, sempre sulla sinistra, vi è una terracotta invetriata di scuola robbiana raffigurante San Francesco che riceve le stimmate. Di seguito, sull’altare dedicato a San Giuseppe, appartenuto alla famiglia Albizzini, si trovava lo Sposalizio della Vergine (oggi sostituito da una copia), dipinto da Raffaello nel 1504, sottratto nel 1798 dalle truppe napoleoniche e conservato attualmente a Milano nella Pinacoteca di Brera. L’altare maggiore risale ai primi del XIV secolo ed è attribuito al Beato Giacomo, valente frate scultore. Nell’abside è conservato un bel coro ligneo settecentesco, al di sopra del quale è stato collocato nel 1763 un grande organo meccanico utilizzato ancora oggi per l’esecuzione di concerti. Nella cappella a destra del presbiterio una Pietà in pietra policroma di scuola tedesca del ‘400. In una cappella della parete destra si conservava il Reliquiario del braccio di Sant’Andrea, attribuito a Lorenzo Ghiberti e oggi nella Pinacoteca Comunale.
