Maria steht im Zentrum und hält das Christkind, umrahmt von grünen Vorhängen und flankiert von zwei Heiligen: einem älteren Mann in päpstlichen Gewändern links und einer jungen Frau, die rechts kniet, während zwei geflügelte Cherubim ihre Arme auf die Wolken darunter legen. Sixtinische Madonna wurde von Papst Julius II. für die Kirche San Sisto in Piacenza in Auftrag gegeben, mit der Anforderung, dass sowohl der heilige Sixtus als auch die heilige Barbara neben der Madonna und dem Kind erscheinen.

Pigmentanalysen haben Malachit und Orpiment im grünen Drapé, natürliches Ultramarin mit Bleiweiß im blauen Gewand von Maria und eine Mischung aus Bleizinngelb und Zinnober in Barbaras Ärmel identifiziert. Das Gemälde wurde 1754 nach Dresden verlegt, nachdem es von August III. von Polen gekauft worden war, und wurde später zu einem Bezugspunkt in den deutschen Debatten über Kunst und Religion.

Sixtinische Madonna gilt als eines der letzten Madonnen, die von Raphael während der Hohen Renaissance gemalt wurden.