La méridienne est matérialisée par une lame de bronze longue de 45 mètres, sertie entre des dalles de marbre jaune et blanc. Le pavement de la nef est décoré de marbres polychromes représentant les signes du zodiaque.
Plus la méridienne est longue, plus l’observateur peut calculer précisément la longueur de l’année. Au solstice d’été, le soleil est au zénith et ses rayons frappent la ligne méridienne au plus près du mur. Au solstice d’hiver, les rayons traversent la ligne au point le plus éloigné.
Toutes les horloges de Rome furent réglées à midi avec cette méridienne jusqu'en 1846.

Outre la méridienne, Bianchini ajouta une perforation dans le plafond pour noter le passage de l'étoile polaire. La méridienne reçoit les rayons (pâles) de l’étoile polaire , à travers une fente verticale ménagée dans une petite croix située près de la fenêtre de la voûte. ( voir Ellipses de Bianchini)