Cienkie nitki tkaniny biegną wzdłuż czoła Marii i pozostają widoczne jako namacalny porządek nawet na jasnej skórze. Stamtąd wzrok, wraz z jej zamkniętymi powiekami, kieruje się w dół, ku dwóm dzieciom: Po lewej klęczy młody Jan z krzyżem, po prawej Dzieciątko Jezus siedzi na jej kolanach i podnosi do niego rękę. Maria łączy obie postacie swoją spokojną postawą; jej czerwona suknia stanowi środek kompozycji, a ciemny płaszcz otacza ramiona i dzieci. Nad grupą rozciąga się błękitne niebo, a na horyzoncie widać wąski pas krajobrazu. W ten sposób powstaje przejrzysta kompozycja trójkątna, która tworzy poczucie bliskości, nie sprowadzając jednak sceny do sfery codzienności. Rafael namalował „Madonnę Diotalevi” w 1503 roku, czyli jeszcze na początku swojej kariery. Już tutaj widać ten porządek, który później charakteryzował jego obrazy Madonny: spojrzenia, dłonie i ciała cicho ze sobą dialogują. Najdłużej wzrok zatrzymuje się na niewielkiej odległości między dziećmi. Ruch ich dłoni niemal ją niweluje, jednak pozostaje pewna resztka, która nadaje temu spotkaniu charakter oczekiwania.
Podczas wieszania obrazu rzuca się w oczy, jak zdecydowanie ta niewielka powierzchnia obrazu zaznacza swoje miejsce. Otacza ją szeroka rama z głębokim motywem liści; wypukłości, nacięcia i punktowane tła układają się warstwowo na całej powierzchni. Relief miejscami wystaje daleko, tak że palcami można by prześledzić przebieg pnączy. W najwyższych miejscach widoczne są ślady ścierania i niewielkie zagłębienia, pod którymi wyłaniają się ciemniejsze oraz czerwono-brązowe warstwy. Ta patyna nie sprawia wrażenia gładko wyreżyserowanej, a raczej zużytej - co dobrze pasuje do tego dzieła. Wąska listwa z perłowymi wypukłościami stanowi pomost między bujną krawędzią zewnętrzną a płótnem. Można by się obawiać, że ta rama przytłacza motyw, ale właśnie jej fizyczna ciężkość sprawia, że ta spokojna scena staje się obrazem dewocyjnym w pierwotnym znaczeniu tego słowa. Bez szkła powierzchnia pozostaje bezpośrednia: na twarzy Marii struktura tkaniny wydaje się delikatna, w czarnych partiach uwidacznia się mocniej, a na niebie warstwy druku podążają za każdym niewielkim wypukłym elementem. Podczas obracania zmienia się nie tyle kolor, co wrażenie dotykowe; raz uwidaczniają się pojedyncze nitki, a potem znów łączą się w obraz. Na powiekach Marii, jej smukłych palcach i krzyżu reprodukcja zachowuje czyste linie Rafaela - ta precyzja jest widoczna nawet z bliska.