L’attuale facciata, con una decorazione a intonaco raffigurante una falsa incrostazione marmorea, è il risultato di un invasivo intervento di restauro dei primi anni del Novecento. Sulla destra della facciata, svetta il campanile, una torre quadrata di 5,50 metri per lato; che tuttora presenta gran parte delle strutture medievali in vista, con coronamento a beccatelli e merli guelfi in cotto (rifacimento posteriore). Il campanile è aperto in vetta dalla cella campanaria, sul lato settentrionale vi è inoltre un'apertura realizzata con una stretta monofora.
Nonostante il radicale intervento di restauro novecentesco, l’impianto planimetrico attuale della pieve è sostanzialmente quelle dell'edificio consacrato nel 1057. La chiesa ha infatti una struttura a tre navate, concluse da altrettante absidi; lo spazio è diviso da ampi archi poggianti su massicci pilastri; che hanno forma rettangolare: un metro di lunghezza per settanta centimetri di larghezza: Le dimensioni della navata centrale sono circa una volta e mezza quelle delle navate laterali.
Il fonte battesimale della Pieve di San Pietro in Mercato, ha una forma esagonale ed è suddiviso con una cornice aggettante nella parte superiore; la stessa cornice ripetuta nella parte inferiore fa anche da basamento. L'uso del marmo bianco, gli intarsi di marmo verde di Prato e il rigore delle cornici che inquadrano i motivi decorativi di ogni specchio, danno al fonte un aspetto di marcata classicità, fanno di questo fonte un raro esempio di decorazione bicroma; inseribile nel filone del cosiddetto romanico fiorentino del territorio valdelsano.
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La Pieve di San Pietro in Mercato a Montespertoli, sembrerebbe essere una delle più antiche pievi del territorio valdesano, insieme alla pieve di San Lazzaro a Lucardo e alla pieve di Sant'Appiano di Barberino Val d'Elsa. Non è certa la data della sua costruzione ma è citata per la prima volta nel 1008, come una delle pievi chiamate a pagare la decima al vescovo di Firenze, era infatti, al centro di un piviere esteso per circa 80 km² composto da ben 26 chiese suffraganee. La consacrazione della chiesa avvenne nel 1057, data riportata in alcuni documenti. Il toponimo in Mercato, inserito nell’intitolazione della chiesa, lascia supporre che nei pressi dell'edificio si dovesse svolgere un mercato; documentato al 1108. Nel XIII sec. la pieve beneficiava di una rendita economica superiore a molte pievi con essa confinanti; come si può dedurre dall’elenco delle decime pagate negli anni 1276 e il 1299. Dalla metà del XIV sec. al piviere di San Pietro vennero uniti i pivieri di San Pancrazio e di Coeli Aula che andarono a formare la Lega dei Popoli che comprendeva ben 52 parrocchie. La lega rimase attiva fino al XVIII sec. Nel XVI sec. la pieve venne completamente ristrutturata alterando così i caratteri romanici, ad opera del pievano Baldassarre Machiavelli Quasi tutti gli interventi barocchi vennero rimossi in occasione di una radicale campagna di restauri effettuata alla metà del XIX sec.
