La complessa struttura della pieve di sant'Appiano è la migliore testimonianza della notevole importanza assunta dalla chiesa. Fanno parte del complesso plebano la chiesa, i resti del battistero, la canonica e le strutture fortificate dell'insediamento. La pieve ha un impianto a tre navate a copertura lignea e mostra il sovrapporsi di molte fasi costruttive nel corso del tempo. La parte originaria è riconoscibile nella disposizione degli spazi e nella parte sinistra della navata; gli interventi realizzati dopo il terremoto del 1171 riguardarono la parte destra mentre nel XV secolo si lavorò soprattutto nella facciata e nella navata sinistra.

Esterno

Facciata della pieve di Sant'Appiano, Barberino Val d'Elsa [0]

La pieve presenta una facciata a salienti in cui sono riconoscibili le diverse fasi romaniche: la parte più primitiva, quella protoromanica, è quella costituita dal paramento murario realizzato con ciottoli di fiume mischiati a pietra arenaria, un'altra fase, risalente all'epoca romanica, è quella realizzata con mattoni in cotto disposti casualmente ma ben profilati e zigrinati (sul modello di quelli della pieve di Monterappoli); ad una terza fase, molto più recente sono da ascrivere il portale con timpano e i due oblò posti in corrispondenza delle navate.
Il fianco settentrionale è intonacato e privo di aperture e mostra in corrispondenza del claristorio una muratura regolare aperta in modo regolare da monofore incorniciate da lesene e da archetti pensili.
La tribuna, da alcuni studiosi considerata del IX secolo, presenta il volume semicilindrico dell'abside originale incorniciata da due corpi di fabbrica quadrangolari realizzati al posto delle precedenti absidi; quello di sinistra fa da base al campanile, del quale resta la base segnata da una monofora centinata. Il volume semicilindrico dell'abside presenta lesene, costruite con bozze di arenaria e mattoni, che partono dal basamento per arrivare a sostenere coppie di archi che incorniciano dei fornici, secondo lo stile lombardo. In origine l'abside era aperta da tre monofore e da una finestra di alabastro, situata allo stesso livello del terreno probabilmente realizzata per illuminare la cripta, oggi non più esistente.; oggi delle tre monofore ne resta solo una.
Il fianco meridionale, realizzato in mattoni, è quello su cui si appoggiano la canonica e il chiostro del XII secolo realizzato con pilastri squadrati e colonne ioniche.
Sotto il porticato del chiostro si apre la sala del Capitolo che presenta una trifora oggi murata e una porta con arco bicromo e decorata secondo lo stile volterrano. Dal chiostro si accede alla chiesa attraverso un portale decorato a bassorilievo con angeli e motivi floreali e sul cui architrave è posta la lapide in ricordo del terremoto del 1171[10].

L'interno

La navata sinistra è separata da quella centrale da cinque archi, dei quali quattro sono ancora quelli realizzati per la pieve protoromanica e presentano archi con risega e si appoggiano a pilastri rettangolari; il quinto arco è frutto della ricostruzione post-terremoto ed è in laterizio e si appoggia su due colonne del medesimo materiale, questo quinto arco ha una luce che è il doppio delle altre.

Interno della pieve di Sant'Appiano, Barberino Val d'Elsa [0]

Nella navata sinistra, oltre all'urna contenente i resti mortali di Sant'Appiano, si trovano tre riquadri affrescati inseriti all'interno di finte architettura dipinte a simulare una pala d'altare:

San Pietro martire, opera di Filippo di Antonio Filippelli;
Martirio di san Sebastiano, attorniato dai confratelli incappucciati della Compagnia, opera di Bernardo Rosselli e del Filippelli datata 1484;
santi Antonio Abate e Matteo evangelista, del Filippelli.

Nella prima campata della navata sinistra è stato ricavato un piccolo battistero.
La navata destra fu completamente distrutta dal terremoto del 1171 ed è stata completamente ricostruita in laterizio; presenta quattro arcate di uguale luce. I pilastri delle colonne presentano capitelli decorati con fogliami di stile fiorentino mentre in corrispondenza dell'attacco della muratura sono due mensole che una figure vegetali e umane come nella chiesa di Cedda[10] mentre l'altra presenta figure geometriche come nella chiesa di badia a Isola. Nella navata destra si trovano resti di affreschi raffiguranti la Madonna in preghiera col Bambino dei primi del XV secolo, restaurato da mano non esperta nel 1850 e sempre in questa parte è collocata la lastra sepolcrale di Gherarduccio Gherardini morto nel 1331, nelle adiacenze della porta che conduce al chiostro (e che solitamente funge da porta di accesso).
Il presbiterio è rialzato, rispetto al pavimento della chiesa, di un gradino. Da esso si accede all'abside che è stata costruita leggermente obliqua rispetto al corpo della chiesa e a due cappelle ricavate ai lati dell'abside stessa; in quella di sinistra si trova una tela del XVII secolo della Madonna, il Bambino e santi e affreschi seicenteschi, oggi rovinati, raffiguranti delle figure di Santi.

Veduta dei quattro pilastri protoromanici (XI secolo) della pieve di Sant'Appiano, Barberino Val d'Elsa[0]