Kościół górny, z jedną nawą i wysokimi oknami gotyckimi, posiada jasną i pogodną atmosferę. Zbudowano go w oparciu o lekki i delikatny plan gotycki, który stał się przykładem dla wielu innych kościołów franciszkańskich. Większy nacisk kładzie się tu na ekspozycję, przedstawiających życie św. Franciszka, fascynujących fresków Giotta, niż na sakralny charakter miejsca. Dwie z najbardziej znanych scen (reprodukowane masowo na kartkach pocztowych i plakatach jak świat długi i szeroki), to Kazanie św. Franciszka do ptaków i Wyrzucenie złych duchów z Arezzo. Cykl zaczyna się na prawej ścianie przy głównym ołtarzu i kontynuowany jest według ruchu wskazówek zegara. Kiedy Giotto podjął się tego zadania, miał niecałe trzydzieści lat. Młodego artystę polecił kościołowi Cimabue, którego własne freski, dziś prawie niewidoczne z uwagi na utlenienie się źle dobranych pigmentów, wypełniają dużą część transeptu i absydy.