Das Heiligtum ist den Heiligen Alfio, Filadelfio und Cirino gewidmet, da ihre Reliquien einer ununterbrochenen Überlieferung zufolge im Bereich des heutigen Sakralbaus gefunden wurden. Aus diesem Grund wurden die heiligen Märtyrer etwa in der zweiten Hälfte des 12. Jahrhunderts auch als Schutzpatrone der neuen Gemeinde San Fratello anerkannt, die ihren Namen von ihnen erhielt.

Die Kirche hat eine einschiffige Architektur mit einem majestätischen und imposanten Erscheinungsbild. Das Kirchenschiff ist in drei Räume unterteilt, die durch eine Mauerordnung getrennt sind, die als Stütze für die Bögen und die Kuppel dient.

Den ältesten Kern bildet wahrscheinlich der Bereich unter dem achteckigen Tambour, der die Kuppel trägt, und der Glockenturm. Im Laufe der Jahrhunderte wurde der Bereich, in dem sich der Hauptaltar befand, erweitert, bereichert und dekoriert. Zeugnisse davon sind die Stuckarbeiten, die die Wände und das Gewölbe verzieren und die roten Marmorsäulen, die das Hauptportal schmücken.

Besonders bedeutsam ist die kleine Krypta, die als Catoio di Santa Tecla bekannt ist. Ein Hypogäum, in dem die Reliquien der Märtyrer wahrscheinlich vor den islamischen Einfällen in das Gebiet versteckt waren und wo sie bei der Ankunft der langobardischen Kolonien auf der Insel gefunden wurden. Sowohl in der Krypta als auch im darüber liegenden Kirchenschiff sind die Wände mit Stuckreliefs, Weiheinschriften und kleinen, wertvollen Leinwandgemälden bedeckt, die das Martyrium der Heiligen Brüder schildern.

Das Heiligtum der Drei Heiligen gilt als eine der ersten Siedlungen griechischsprachiger sizilianischer Mönche, die ab dem 1. Jahrhundert XVI werden sie Basilianer genannt. Durch die Ausrichtung des Gebäudes mit der Apsis nach Osten liegt der Zelebrantenbereich auf der Achse zwischen dem Zelebranten und dem Himmelspunkt, in dem die Sonne aufgeht. Dies stellt einen klaren und den Kirchenvätern sehr wichtigen Bezug zu Christus dar, der Sonne, die im Osten aufgeht.