Il dipinto è geometricamente formato da due quadrati sovrapposti, sormontati da un semicerchio, il cui centro geometrico è la colomba. Il cerchio in alto viene tagliato a metà dal lato del quadrato.

Il quadrato è stato costruito con il lato uguale alla massima larghezza del dipinto. Le diagonali e gli assi del quadrato convergono nell'ombelico di Cristo e sono parzialmente tangenti alle figure in primo e in secondo piano.

Il Cristo è inscritto in due triangoli equilateri ribaltati; l'intersezione dei loro lati individua i punti estremi di un segmento, determinando anche il raggio di un cerchio la cui semicirconferenza superiore corrisponde appunto alla curvatura della tavola.

Anche la circonferenza passa per l'ombelico di Cristo e quindi è tangente all'asse orizzontale del quadrato.

La composizione è stata divisa in tre parti uguali (rettangoli in verticale): il primo di questi coincide con uno dei suoi lati maggiori, con la parte destra del tronco dell'albero.

L'asse verticale corrisponde alla figura di Cristo e della colomba sopra di lui.

La geometria fondamentale è quella piana non quella tridimensionale. In essa si conferma:

• la solidità plastica di Masaccio (specie nel catecumeno in secondo piano)
• il colore luminoso dell'Angelico (peraltro la posizione del Cristo a mani giunte è identica)
• i toni luministici tipici della Pala dei Magnoli di Domenico Veneziano
• le delicate modellazioni del busto di Cristo rievocano Masolino

I particolari sullo sfondo attestano influenze di tipo fiammingo, che però si fermano qui, in quanto per il resto il percorso artistico di Piero della Francesca è del tutto diverso da quello dei pittori fiamminghi, che partono sempre dall’analisi della visione, quindi dai dati forniti dai nostri sensi, mentre Piero, come tutti gli artisti rinascimentali di formazione fiorentina, costruisce l’immagine partendo sempre da una costruzione razionale della stessa, ossia dalla geometria dei corpi e dello spazio, così come la nostra ragione li comprende e li trasforma in immagine mentale.

Vengono considerati di notevole spessore la delicatezza dei colori, le molteplici sfumature su pochi temi dominanti, il fatto che le tinte si riprendano continuamente, bilanciandosi.

La luce zenitale annulla ombre e contorni, saldando in eguale nitidezza le figure colonnari e il paesaggio. Non ci sono dubbi, incertezze: la soluzione artistica scelta è di tipo fortemente razionale.

L’artista è talmente interessato alla geometria che ignora completamente i valori costruttivi della luce per definire l’immagine. Infatti non ci sono ombre e il colore è talmente omogeneo per tono che l’intera immagine sembra quasi godere di luce propria. Il che equivale a dire che ci troviamo in una condizione di illuminazione della scena del tutto concettuale e per nulla attenta ai dati sensibili.