La Chiesa di S.Maria del Carmine (nota con la denominazione originaria di S.Maria dell'Arco perché situata vicino l'arco di accesso alla città) è stata edificata nell'VIII-IX secolo, in un'area caratterizzata da significative presenze storiche-archeologiche (per es.il cosiddetto Tempio di Apollo). Nel 1579 il Vescovo la concesse ai frati Carmelitani. Per questo nelle varie visite ad limina effettuate nel primo ventennio del '600 la Chiesa è compresa tra quelle appartenenti agli ordini religiosi con l'aggiunta Ordinis Carmelitarum e nelle visite pastorali del secolo successivo viene ancora detta, pur essendo di pertinenza della mensa vescovile, ecclesia S.Maria e de Monte Carmelo. La presenza di un arciprete nel secolo XIII fa pensare ad una chiesa importante con notevoli funzioni nel territorio tanto che la tradizione locale, accolta dall'autore di una cronaca cittadina del XVI secolo, vi riconosce la prima cattedrale.
L'iconografia della Chiesa si presenta a tre navate scandite da arcate poggianti su quattro colonne per lato. La navata centrale si conclude in un'ampia abside semicircolare, le navatelle laterali hanno volticine a crociera e terminano in absidiole, delle quali quella di destra è compresa nelle mura perimetrali. Le colonne di epoca romana, sono di marmo con scanalature e sono sormontate da capitelli di recupero diversi per stile e qualità di esecuzione. Il tetto è a capriate con mensole lignee che sostengono le travi.
Il fronte dell'altare centrale è costituito da un pluteo marmoreo databile seconda metà del IX secolo. Si tratta di una lastra, chiusa da una cornice liscia, la cui superficie risulta scandita in almeno dieci campi quadrangolari da una treccia bisolcata. Nei riquadri sono contenute figure di animali in movimento, variamente orientate, e di un uomo armato di lancia. Allo stesso periodo è ascrivibile il piastrino, oggi impiegato come supporto al leggio.
All'interno della chiesa si possono ammirare altri reperti: il mortaio in marmo che oggi serve come portavasi, il capitello corinzio posto a base della statua lignea della Madonna del Carmelo e soprattutto il cilindro di travertino biancastro che costituisce la parte inferiore della parasta, nella quale si concludono le arcate della navata. E' una pietra miliare utilizzata per segnare il XXXIII miglio della via Flaminia collocabile tra il 293 edil 305 d.C.
Nel Coro che si apre sul lato destro troneggia un tabernacolo marmoreo, databile tra la fine del '400 e gli inizi del '500, su una base circolare sostenuta da zampe leonine. Sopra di essa si imposta una vasca baccellata che sostiene un corpo cilindrico decorato da conchiglie e specchiature e sormontato da una cupola con decorazione a testuggine.
