Das Gemälde zeigt die schöne und einst sündhafte Maria Magdalena als Büßerin. Der dunkle Grund hinter der Figur steht für die Höhle, in der sie in absoluter Abgeschiedenheit und Armut lebt. Als Zeichen dafür, dass sie allen weltlichen Gütern und Verlockungen abgeschworen hat, ist die Heilige nackt und muss ihre Blöße mit ihren üppigen langen Haaren bedecken. Ein Tuch liegt zusätzlich über ihren Armen. Während Maria Magdalena die rechte Hand auf die Brust gelegt und die linke erhoben hat, sind ihre Augen nach oben in Richtung Himmel gerichtet und deuten auf eine innere Zwiesprache mit Gott. Ausdrucksgebärden wie der „himmelnde Blick“ stehen für eine intensive Seelenregung und vermitteln den Betrachtenden die Liebe der Heiligen zu Gott und ihre Stärke im Glauben. Ein zentrales Element des Gemäldes ist der Totenschädel auf einem geöffneten Buch – eine Allegorie der Vanitas, die die Vergänglichkeit des irdischen Lebens betont. Entsprechende Vanitas-Darstellungen waren im Barock weit verbreitet, da sie die Gläubigen an die Flüchtigkeit weltlicher Freunden erinnern sowie daran, dass die wahre Erlösung in der spirituellen Suche liegt. Die Zuschreibung des Gemäldes an Elisabetta Sirani, die bedeutende Bologneser Malerin, ist fraglich.