L’abside maggiore ha un semplice coronamento a smusso e in essa si aprono tre monofore fortemente strombate con archivolto composto da cunei di travertino, analoga foggia presentano l’unica monofora dell’absidiola e quella nel lato settentrionale del transetto.
La facciata, dall’accentuato slancio verticale, è stata restaurata con la reinvenzione dell’apertura bifora e dell’architrave del portale.
Alcune caratteristiche decorative e costruttive pongono la chiesa di Papaiano in risalto rispetto alla produzione del romanico minore in questa parte della regione. Oltre l'impianto a croce latina con tribuna triabsidata tipicamente di origine monastica, singolare, almeno per questa parte della Valdelsa, è anche il tipo di decorazione usata (a mensola poggiante su dentelli) e la fattura particolare delle monofore absidali: a forte strombo con archivolto formato da cunei di pietra di piccole dimensioni ma posti in opera con estrema accuratezza.
La muratura del prospetto della facciata presenta due diverse tessiture murarie: nella parte inferiore fino a circa mezzo metro al di sopra dell’arco del portale il paramento è composto da bozzette di arenaria e travertino sommariamente sbozzate, nella parte superiore il paramento è invece più accurato e le bozze sono di pezzatura più grossa.
Tuttavia, l’esistenza di buche pontaie assiali in entrambi i rivestimenti murari rimandono ad una contemporaneità di messa in opera. Poco al di sotto del vertice della facciata è una finestra cruciforme e sotto di questa si nota un arco tamponato, probabilmente la ricassatura della finestra originale.