Nel Cinquecento viene realizzata a Montepulciano la celeberrima Chiesa della Madonna di San Biagio, un edificio che, per compiutezza artistica, è unanimamente considerato uno dei capolavori del Rinascimento italiano.
"Opera sublime" di Antonio da Sangallo il Vecchio, che ne fece il disegno e fu poi direttore della fabbrica, il tempio prese nome da un'immagine di Maria rimasta su un rudere dell'antica Chiesa di San Biagio, situata appena fuori Montepulciano, sul luogo ove originariamente sorgeva la primitiva pieve del castello (tanto è vero che nei "Decimari" del Due-Trecento la chiesa viene ancora chiamata "Ecclesia S. Blaxii plebis antique").
Tutto di travertino lavorato, l'edificio possiede un impianto icnografico a croce greca, con due campanili isolati fiancheggianti la facciata principale, un'abside semicircolare nel lato della tribuna, e una cupola centrale impostata su una terrazza e un tamburo.
I bracci della croce hanno pilastri d'ordine dorico accoppiati a colonne e, fra gli intercolumni, accolgono cappelle rientranti nei muri.
Dei due campanili, quello di destra, arrestandosi all'altezza dei primi capitelli, è rimasto incompiuto, mentre quello di sinistra si caratterizza per il differenziarsi dei ripiani, realizzati secondo diversi ordini architettonici sovrapposti: dorico, ionico, corinzio e composito.
A lato della chiesa, sulla sinistra, è la Canonica, un elegante edificio con doppio loggiato a cinque grandi arcate su pilastri dorici in basso, e ad altrettante coppie di arcatelle su pilastri e colonnette d'ordine ionico in alto.
La Canonica fu eretta nel 1595 sui disegni del Sangallo, cui si deve anche il bellissimo pozzo che le sta dinanzi.
Nella Chiesa vi è un'Annunciazione di Lippo Memmi e una Madonna e Santi di Michelangelo da Cortona.