L’église de saint François abrite de nombreuses œuvres de peintures qui, réalisées à diverses époques historiques, témoignent du lien étroit de l’Ordre des frères mineurs avec Marie et de l’évolution de l’iconographie mariale dans le temps. La représentation la plus ancienne de la Madone est une fresque détachée des murs du couvent et aujourd’hui située dans la chapelle Martinozzi, dans le bras droit du transept. L’œuvre, réalisée par l’artiste siennois Lippo Vanni dans la seconde moitié du XIVe siècle, reproduit en peinture la structure d’un polyptique : au centre, la Madone à l’Enfant est entourée de quatre saints; en haut, nous voyons le Christ bénissant et les quatre Pères de l’Église, alors que dans la prédelle le Christ est représenté en pietà soutenu par la Madone et saint Jean et, sur les côtés, des prophètes. La Madone porte l’enfant qui l’embrasse affectueusement et joue avec le voile de sa Mère. Cette façon de représenter la Madone, appelée “eleousa”, affectueuse, est l’une des plus anciennes et diffuses au Moyen-âge. L’artiste souligne l’humanité des deux personnages : Jésus est un enfant vivace qui regarde directement vers le spectateur; la Madone a les lèvres serrées et le regard mélancolique, consciente du destin dramatique de son Fils.
Cependant, la Vierge à l’Enfant n’est pas toujours représentée de façon aussi spontanée; parfois les artistes la représente dans des attitudes solennelles, comme c’est le cas du tableau réalisé en 1398 par un peintre proche d’Andrea Vanni; il est situé dans la première chapelle à droite du Maître-autel, autrefois sous le patronat de la famille Palmieri. Le siège de la Madone est couvert d’un coussin rouge, signe d’appartenance à une royauté et le dossier est orné d’un tissu à carreaux bleus, rouges et or. On distingue des personnages à l’arrière-plan de couleur or ; cette couleur représente la lumière dans le monde apportée par la Résurrection du Christ. Mère et Fils regardent en direction du spectateur dans une pose presque identique à celle d’un autre chef-d’œuvre de l’art siennois : la Maestà de Duccio di Buoninsegna (1308-11), réalisée pour la Cathédrale de Sienne. Marie est enveloppée d’un manteau bleu sur lequel on distingue, sur l’épaule droite, une étoile dorée, symbole de sa virginité. La Vierge présente son Fils qui, en sacrifiant sa propre vie, sauve les hommes. Le tableau, gravement endommagé durant l’incendie de l’église en 1655, a été restauré en 2005 grâce au Circolo degli Uniti de Sienne.
Enfin, une autre Madone à l’Enfant se trouve dans la dernière chapelle du bras gauche du transept. Réalisée par Jacopo di Mino à la fin du XIVe siècle, elle représente la Vierge assise sur un trône, enveloppée d’un large manteau bleu fermé en haut par une agrafe dorée. Jésus, enveloppé dans un élégant habit rose, assis sur les genoux de sa mère, lui serre la main de sa main gauche, alors que de la main droite il accomplit un geste de bénédiction. Le visage de la Madone est encadré par une auréole dorée en relief, que l’on peut voir aussi autour de la tête de l’enfant laquelle est décorée d’une croix rouge portant une inscription.