Ölgemälde im Hochformat mit prunkvollem Ornamentrahmen.
Die klassisch in Rot und Blau gewandete Madonna mit dem Jesuskind wird von Papst Sixtus II., der die Porträtzüge von Julius II. trägt, und der Heiligen Barbara flankiert. Die drei Figuren sind im Dreieck angeordnet; zurückgeschlagene Vorhänge in den oberen Bildecken betonen die geometrische Bildkomposition. Der Heilige Sixtus, zu dessen Füßen die Tiara als Insigne steht, weist aus dem Bild hinaus auf das Kruzifix im Lettner. Die Madonna und das Kind blicken ernst in die gewiesene Richtung, während die heilige Barbara zur Rechten den Blick demütig niederschlägt. Die Körpersprache der Figuren und insbesondere der Gesichtsausdruck des Jesuskindes wie der seiner Mutter scheinen eine Vorahnung des Kreuzestodes Christi auszudrücken.
Der Blick des Betrachters wird auf den Heiligen Sixtus links gelenkt. Danach wird durch die Bildkomposition der Blick im Bild gehalten. Der Heilige Sixtus blickt auf die Madonna mit Kind, der Blick der Betrachtenden wird im Weiteren auf die Figur der Heiligen Barbara geleitet. Deren Blickrichtung weist auf die Engel am unteren Bildrand, die durch ihre Kopfhaltung wiederum zur Heiligen Barbara führen. Von der anderen Seite wird der Blick der Betrachtenden mit dem Arm des Heiligen Sixtus auf die Engel, von diesen zur Heiligen Barbara und dann wiederum auf die Madonna gelenkt. Zusätzlich wird das Kind in der Hand durch den Gegenschwung des Schleiers aufgefangen. Dieser Kreis fängt den Blick der Betrachtenden immer wieder auf und lenkt ihn auf die Madonna.
Aus größerer Entfernung glaubt man, Wolken zu sehen, bei näherer Betrachtung sind es jedoch die Häupter zahlloser Engel. Das Bild insgesamt kann als eine Visionsdarstellung gedeutet werden. So schreibt Andreas Henning: "Das Bild zeigt eine Epiphanie: Die geistige Welt tritt dem Betrachter entgegen. Gekonnt hat Raffael beide Sphären, die irdische und die himmlische, in dem Bild zusammengefügt." (Henning: Die Sixtinische Madonna von Raffael. 2010, S. 7.) Diese Vision wird dabei auch so gedeutet, dass sie einen inneren Erfahrungsweg der Seele darstellt, der durch die Stufen von Reinigung, Erleuchtung und Einung führt.
