Denominata anche "il Tempietto", sorge nell'omonimo Borgo Sant'Angelo, sull'altura a ridosso del Cassero. La dedicazione all'angelo guerriero non è un caso, spesso utilizzata nelle chiese a ridosso delle cinte murarie per protezione della città. Risale molto probabilmente al V secolo, edificata su un preesistente edificio mitreo di epoca romana, a sua volta edificato su un tempio etrusco. Intorno all'anno 900 venne parecchio rimaneggiato e nel 1487 venne deteriorato dalla famiglia Baglioni, che ne fece un arroccamento militare. Nel 1948 venne sottoposto ad ulteriori restauri, che rimisero in luce gli antichi affreschi e le dodici finestre del tamburo centrale. In epoca medievale è passato agli agostiniani, che tutt'oggi ne esercitano giurisdizione. Presenta una pianta centrale, che si sviluppa su due aree concentriche, rispettivamente un ambulacro e la zona del presbiterio al cui centro è l'altare. A dividere l'ambulacro dall'area del presbiterio sono una serie di sedici colonne corinzie. Il soffitto è a travi, probabilmente rifatto in epoca moderna. Notevoli sono gli archi in stile gotico. L'altare è costituito da un piano ricavato da una lapide di epoca romana, sorretta da un tronco di colonna. Il pavimento è ornato di numerose pietre tombali, che presentano gli stemmi delle numerose corporazioni artigiane della città. La facciata presenta un portale marmoreo del XIV secolo.