Nella seconda metà del XIII secolo furono intrapresi lavori di ampliamento che consistettero nell'aggiunta del transetto e dei due portali laterali lungo la via Francigena, sul lato destro della Collegiata, dove si aprono due bifore e il primo dei due portali laterali, di tipo lombardo, del XIII secolo, sormontato da un protiro cuspidato sorretto da due cariatidi poggianti su altrettanti leoni, probabilmente costruito nel 1288, è stato attribuito a Giovanni Pisano che in quegli anni (1287-1288) era impegnato a Siena nella costruzione del Duomo, nella cuspide del portale è la scritta in caratteri gotici "Iohes”, interpretata come nome del Pisano o anche come memoria dell'antico titolo della pieve dedicata a San Quirico e a San Giovanni Battista. Un terzo portale gotico del 1298 si trova nella testata destra della crociera del transetto, opera del pievano Lotto (dall'iscrizione sull'architrave) cui si deve probabilmente anche la costruzione del transetto, il portale mostra una combinazione di elementi gotici e romanici.

L'interno è a croce latina con tre absidi, con copertura a capriate lignee nella navata e con volte a crociere nei braci del transetto. Sul lato sinistro nella terza arcata è la tomba del conte Enrico di Nassau (morto a San Quirico nel 1415). Nel braccio sinistro del transetto è un trittico di Sano di Pietro (1406-1481), nell'abside è un antichissimo coro ligneo intarsiato attribuito al senese Antonio Barili, tarsie eseguite in origine per il Duomo di Siena e acquistate successivamente dalla famiglia Chigi. La parte terminale della chiesa è stata completamente alterata con l'abbattimento dell'abside originario nel 1653 per costruirvi il coro. Anche il campanile fu riedificato tra il 1798 e il 1806.