La chiesa fu costruita sui resti della presunta terza cinta muraria che racchiudeva il borgo di Sinalunga dalla fine del 500 fino alla ricostruzione del muro circostante all’abitato. La chiesa della Madonna delle Nevi riale al 1689 e ha assunto la sua attuale veste barocca durante i restauri del 1703. La chiesa della Madonna delle Nevi è preceduta da un ampio sagrato delimitato da un'alta cancellata in stile neogotico, risalente ai primi anni del XX secolo. La facciata, come il resto dell'esterno intonacata di celeste con elementi decorativi in mattoni rossi a vista, è a capanna: nella parte inferiore, al centro, si può trovare il portale, con fastoso timpano sorretto da due lesene tuscaniche; al centro del timpano triangolare con cui termina il prospetto in alto, vi è un finestrone rettangolare, mentre il coronamento è costituito da una statua lapidea della Madonna miracolosa.
Sul retro della chiesa, a ridosso della parete destra dell'abside si eleva il particolare campanile a vela, interamente in cotto: questo, difatti, è a pianta triangolare e, su ciascuna faccia, si apre verso l'esterno con una monofora ad arco; il coronamento è costituito da un cupolino affiancato da tre piramidi.
L’interno, interamente tinteggiato color blu acciaio con elementi decorativi bianchi, è a navata unica di tre campate, con quella centrale più ampia rispetto alle due laterali, coperte con volta a botte lunettata. Sulle due pareti laterali della navata mediana vi sono due altari gemelli in stucco con mensa a sbalzo sorretta da mensole e ancona delimitata da due colonne corinzie che sorreggono un timpano spezzato decorato con puttini; l'altare di destra è dedicato a Sant’Antonio di Padova mentre quello di sinistra a San Giuseppe. Nella terza campata, invece, due edicole in stucco gemelle, contenenti l'una un bassorilievo in terracotta raffigurante la Madonna col Bambino e angeli, l'altra una stampa a colori con Santa Filomena. Nella parete di fondo della navata si apre l'abside a pianta quadrangolare e coperta con cupolino. Il presbiterio è delimitato da una balaustra lignea e, al centro, ospita l'altare maggiore, con mensa, moderna, sorretta da quattro candelabri in legno dorato e staccata dall'ancona. Quest'ultima, in stile barocco, è in stucco con decorazioni a finto marmo verde e, al centro, ospita un'immagine della Madonna della Neve, policroma, posta tra due angeli. Sulla cantoria in controfacciata si trova l'organo a canne, costruito nel 1830 da Michelangelo Paoli.