La chiesa di San Francesco ospita numerose opere pittoriche che, realizzate in varie epoche storiche, testimoniano il profondo legame dell’Ordine dei frati minori con Maria e rendono evidente l’evoluzione dell’iconografia mariana nel tempo. La rappresentazione più antica della Madonna è un affresco staccato dalle pareti del convento e attualmente collocato nella Cappella Martinozzi, nel braccio destro del transetto. L'opera, realizzata dall’artista senese Lippo Vanni nella seconda metà del XIV secolo, riproduce in pittura la struttura di un polittico: al centro è collocata la Madonna col Bambino, accompagnata da quattro Santi; in alto si trovano Cristo benedicente e i quattro Padri della Chiesa, mentre nella predella è raffigurato Cristo in pietà sorretto da Maria e San Giovanni e, ai lati, figure di profeti. La Madonna sorregge il Bambino che l’abbraccia affettuosamente e gioca con il velo della Madre. Questo modo di rappresentare la Madonna, chiamata “eleousa”, affettuosa, è uno dei più antichi e diffusi nel Medioevo. L’artista sottolinea l’umanità dei due personaggi: Gesù è raffigurato come un bimbo vivace che guarda dritto verso lo spettatore; la Madonna ha le labbra serrate e lo sguardo malinconico, consapevole del drammatico destino del Figlio.
Non sempre, però, la Vergine e il Bambino sono raffigurati in maniera così spontanea, talvolta gli artisti li presentano in atteggiamento regale, come accade nella tavola realizzata nel 1398 da un pittore vicino ad Andrea Vanni, oggi collocata nella prima cappella a destra dell’Altare Maggiore, un tempo sotto il patronato della famiglia Palmieri. Il sedile della Madonna è coperto da un cuscino rosso, segno di regalità, e la spalliera è ornata da un drappo a riquadri blu, rossi e dorati. Le figure si stagliano sul fondo oro che rappresenta la luce portata nel mondo dalla Resurrezione di Cristo. Madre e Figlio guardano verso lo spettatore in una posa quasi identica a quella che essi assumono in un altro capolavoro dell’arte senese: la Maestà di Duccio di Buoninsegna realizzata, nel 1308-11, per la Cattedrale della città. Maria è avvolta in un manto blu sul quale spicca, sulla spalla destra, una stella dorata, simbolo della sua verginità. La Vergine presenta allo spettatore il Figlio che, sacrificando la propria vita, salva gli uomini. Il dipinto, gravemente danneggiato durante l’incendio che colpì la chiesa nel 1655, è stato restaurato nel 2005 a cura del Circolo degli Uniti di Siena.
Infine, una rappresentazione della Madonna con Bambino, si trova nell’ultima cappella del braccio sinistro del transetto. L’affresco, realizzato da Jacopo di Mino alla fine del XIV secolo, ritrae la Vergine seduta in un trono architettonico, avvolta in un ampio mantello blu chiuso sul petto da un fermaglio dorato. Gesù Bambino, avvolto in una elegante veste rosa, siede in braccio alla Madre stringendole la mano con la sinistra, mentre con la destra compie un gesto di benedizione. Il volto della Madonna è incorniciato da un’aureola dorata in rilievo visibile anche intorno al capo del Bambino dove appare decorata da una croce rossa inscritta.