In seguito al completamento dei lavori interni, si decise di restaurare anche il campanile e la facciata, sulla quale Giuseppe Partini era intervenuto con l’apertura di un rosone. Tra le diverse soluzioni proposte prevalse il progetto degli architetti Vittorio Mariani e Gaetano Ceccherelli, che tra il 1894 e il 1913, smantellarono il portale quattrocentesco con la scultura di San Francesco e lasciarono la facciata a mattoncini. Il portale, attribuito all’artista
Francesco di Giorgio Martini e oggi cornice alla riproduzione di Padre Pio, venne spostato nella navata della chiesa mentre la scultura del Santo venne posta nel transetto.
La facciata venne completata con un nuovo ingresso monumentale e intorno al rosone si inserirono le sculture dei quattro simboli degli Evangelisti realizzati da Amalia Duprè, Vittorio Mariani e Gaetano Ceccherelli.
Il campanile, opera di Paolo Posi del 1763, fu conservato nella sua forma originale ma con mattoncini a vista.
Negli anni Novanta vennero spostati nella controfacciata della chiesa gli affreschi staccati da Porta Romana e Porta Pispini e nel 1997 poste nella navata alcune tele seicentesche, realizzate a seguito dell’incendio del 1655. Le tele, conservate presso il deposito della Pinacoteca, sono state collocate all’interno di semplici supporti di metallo simili a degli altari.
Nel 2000, in un’ottica di riqualificazione urbana, è stata recuperata l’intera area davanti alla chiesa, facente parte dell’antico complesso monastico oggi completamente smembrato. Il convento si sviluppava intorno a quattro chiostri: tre riservati al Noviziato, allo studio generale, e alla comunità conventuale e in seguito occupati dall’Università di Siena, mentre il quarto, realizzato nel Cinquecento per la Santa Inquisizione, venne successivamente distrutto e occupato dalla Caserma dei Carabinieri. Sulla piazza si affaccia anche l’Oratorio di San Bernardino, un tempo luogo di riunione della Compagnia intitolata al Santo e attualmente sede del Museo Diocesano di Arte Sacra. In un’opera di
Sano di Pietro raffigurante San Bernardino predica nella piazza di San Francesco possiamo renderci conto di come si presentavano la facciata della chiesa e la piazza nel Quattrocento. La piazza è stata da sempre uno spazio fondamentale nella costruzione delle chiese francescane, un elemento imprescindibile come luogo per radunare il popolo e predicare la Parola del Signore. Proprio in omaggio a San Bernardino, sulla pavimentazione davanti all'oratorio a lui dedicato, è stato realizzato un motivo decorativo che richiama, in forma stilizzata, il disco raggiato che, insieme al monogramma cristologico, costituisce l’attributo iconografico del Santo senese.