Il dipinto è una tempera su tavola, di forma rettangolare. La Madonna in veste bianca e manto blu è assisa in trono con il Bambin Gesù in grembo. Una pavimentazione a scacchiera, conduce lo sguardo verso la monumentalità del trono con baldacchino che ha doppio basamento, sul quale sono raffigurate scene di ringraziamento per una guarigione ricevuta. Ai lati, i fratelli medici anargiri santi Cosma e Damiano, elegantemente vestiti di una tunica e mantello bordato di bianco e calze suolate. Entrambi hanno in mano la scatola dei medicamenti e gli arnesi del mestiere. In alto due angeli in volo, vestiti l'uno di rosso, l'altro di verde, reggono con una mano la corona sul capo di Maria e con l'altra la palma. Sullo sfondo un paesaggio ricco di minuzionsi dettagli. L'opera racchiude la ricchezza della pittura rinascimentale, in una sintesi tra i modelli del maestro Antonello da Messina e l'esempio della scuola fiamminga a cui Marco Costanzo si ispira