La chiesa è dedicata ai santi fratelli Canziano, Canzio, Canzianilla e a Proto, martiri di Aquileia (31 maggio 304). I tre fratelli e il loro maestro Proto, secondo quanto racconta Venanzio Fortunato, appartenevano alla antica e nobile gente degli Anicii, stabilitasi ad Aquileia. Scoperti e condannati come cristiani durante la persecuzione di Massimiano, avevano subito il martirio ad Aquas Gradatas (Grado). È forse per la dipendenza delle Chiese delle Venezie alla Chiesa aquileiense che il culto in onore dei martiri trova diffusione anche a Padova.

Sul fregio del portale si legge:

D.O.M. SANCTISQ. CANTIANO ET SOCIIS MARTYR. PIORUM OPE IN SPLENDIDIOREM / FACIEM CULTUMQUE RESTITUTUM M.D.C.XVII.

(A Dio Onnipotente Massimo, a san Canziano e ai compagni martiri, grazie alle offerte dei fedeli ricostruito con più sontuosa forma e ornamento 1617)

La data 1617 indica la conclusione dei lavori di ricostruzione ed ampliamento della chiesa primitiva, una delle più antiche della città, citata in un atto notarile del 1034 e gravemente danneggiata dal disastroso terremoto del 1117 e dal terribile incendio del 1174. Questi lavori, iniziati presumibilmente qualche decennio prima, comportarono anche un cambiamento di asse, trasferendo la zona presbiteriale da est a sud, ma lasciando inalterato il campaniletto romanico che ancora oggi spunta tra i tetti delle case vicine. Il restauro del 1955 ha messo in luce, sul fianco destro della attuale costruzione, parte della vecchia facciata con il rosone ed alcune finestrelle, di un periodo che si ritiene successivo al 1117.

La chiesa, benché piccola, forse per la sua posizione centrale, fu luogo di solenni cerimonie, come quella del 9 giugno 1180, durante la quale venne firmata la pace tra i Signori da Camino e gli abitanti di Conegliano.

La sensibilità dell’architetto si rivela anche nell’accostamento dei materiali: il laterizio lasciato a vista, l’intonaco, la pietra arenaria, non solo creano piacevoli variazioni di tessitura, ma anche un effetto cromatico che dà vivacità all’insieme. Forse, nelle intenzioni dell’architetto, la facciata si sarebbe dovuta proiettare sulla parete di fondo, dove, in effetti, le lesene sembrano riproporre, appiattite, le semicolonne esterne con i loro intervalli. Se compiutamente realizzato, questo espediente compositivo avrebbe stabilito una certa connessione ottica tra l’esterno e l’interno. Ma, in realtà, la facciata appare come un’entità autonoma, incapace di riflettere l’organizzazione interna che, del resto, non appare risolta in modo convincente. L’aula centrale è affiancata da ambienti laterali, difficilmente rapportabili al centro, che per la loro limitatezza ed irregolarità, più che a navate, fanno pensare a spazi di risulta, in funzione degli altari.

Nella facciata, all’interno di nicchie poste tra gli intervalli delle semicolonne, due statue in pietra tenera rappresentano la Purezza e l’Umiltà. La prima è riconoscibile per il velo che le copre il capo e per il giglio che porta nella mano destra, la seconda per l’agnello che stringe al petto. Sono opera del padovano Antonio Bonazza (1698-1763), figlio dello scultore Giovanni. Grazie a lui, nella prima metà del '700, Padova riesce a diventare uno dei centri più vivi del Veneto nel campo della scultura e sede di un’importante scuola, attiva fino agli ultimi anni del secolo. Antonio, pur espertissimo nel mestiere, non amando abbandonarsi a virtuosismi, dà alle sue figure atteggiamenti spontanei che, però, non alterano quella compostezza aristocratica che assicura loro morbidezza e fluidità di linee.

Con il termine compianto, si indica la rappresentazione del momento immediatamente successivo alla Deposizione dalla Croce: attorno al corpo di Cristo steso al suolo si dispongono delle figure piangenti. Due Marie che facevano parte del gruppo sono ora conservate al Museo Civico. Solitamente, in rappresentazioni di questo tipo, legate ad una forma di religiosità popolare, per suscitare una più commossa reazione nei fedeli, gli atteggiamenti delle figure assumono una violenta intensità espressiva che porta a drammatiche deformazioni. Qui, invece, come accade anche nelle altre opere tarde del maestro, il linguaggio appare controllato a favore di un maggiore rigore formale: il braccio destro si distende lungo il corpo, il sinistro si piega e la mano trova appoggio sull’anca; mancano le contrazioni muscolari e gli irrigidimenti di tante immagini nordiche che sembrano compiacersi di verità impietose. La drammaticità sembra sciogliersi in tristezza: i capelli e la barba scomposti introducono una nota di sofferto realismo che, tuttavia, non altera l’espressione di contenuta, dolorosa partecipazione.

La prima metà del ‘700 vede attivi a Padova alcuni pittori francesi, tra i quali il parigino Lodovico di Vernansal (1689-1749) il quale, prima di stabilirsi in città, aveva soggiornato a Venezia per studiare a fondo la pittura dei grandi maestri del '500. Sulla facciata della chiesa di S. Canziano, caso singolare in città, dipinse a fresco La Vergine Immacolata con i Santi titolari. L’affresco, gravemente danneggiato dal tempo, è stato restaurato nel 1955, ma le condizioni in cui oggi si trova, lasciano appena intendere il raffinato gusto per gli accostamenti di colore e la suggestiva composizione. Il soggetto dell’Immacolata compare tardi nella pittura, un po’ per le controversie sul tema che vedevano domenicani e francescani su posizioni opposte, un po’ per la difficoltà di stabilire una convincente iconografia. Nel '500 comincia a trovare diffusione il tema della Disputa: la Vergine in piedi o genuflessa davanti all’Eterno ha, più in basso, alcuni dottori della Chiesa che, ad indicare il dibattito che si sviluppava attorno all’argomento, appaiono intenti a discutere ed a consultare i propri libri. Più tardi, a partire dalla Controriforma, con il nuovo impulso dato al culto della Vergine, si afferma rapidamente un nuovo schema che, però, concettualmente pare risalente a san Bonaventura e i cui caratteri essenziali sono quelli della donna incinta dell’Apocalisse, "vestita di sole, con la luna sotto i suoi piedi e sul capo una corona di dodici stelle". A volte, come in questo caso, i due tipi iconografici si combinano: in alto è presente la Vergine incoronata di stelle, circondata da cherubini, con ai piedi la falce di luna e, in basso, al posto dei dottori che discutono, i quattro santi martiri di Aquileia.

Una soluzione simile era stata adottata un secolo prima da Alessandro Varotari (1588-1648), detto il Padovanino, nella pala sopra l’altare maggiore. Qui, oltre alla Vergine Immacolata che porge a san Canziano e compagni i rami di palma, compaiono, in basso, anche le figure di san Girolamo, a sinistra – il muso del leone, verso il bordo del dipinto, è in parte nascosto dalla figura del santo – e di san Michele Arcangelo che, armato di spada, sta per colpire Satana, rappresentato sotto i suoi piedi con sembianze semiumane. La presenza di questi due santi è legata alle intenzioni del benefattore che, a sue spese, aveva fatto erigere l’altare. Una iscrizione in latino, ora perduta, posta a fianco del nuovo altare maggiore diceva: "a D.O.M. e alla Beata Madre di Dio Maria e ai santi Canzio, Canziano, Canzianilla e Proto, martiri, a san Michele e san Girolamo protettori, Girolamo Tirabosco, a sue spese, questo altare eresse, ornò, fornì e poiché è memore della sua mortalità, mentre è ancora vivo, pone dappresso un sepolcro per sé e per i suoi. A.D.MDCII."

La composizione del Padovanino segue quelli che erano diventati i comuni canoni del manierismo: gesti declamatori che si legano in rapporti chiastici, figure che si avvitano, predilezione per le parti scorciate; ma i colori acidi e cangianti tipici di tanti manieristi sono sostituiti da tonalità calde che dimostrano come il pittore, per il quale si parla anche di "neocinquecentismo", cercasse un riavvicinamento ai modelli classicistici e tizianeschi.

L’Immacolata doveva godere di un culto particolare in questa chiesa, perché anche sull’altare della parete di destra compare una sua immagine. Questa pala è di Francesco Zanella, un pittore padovano attivo in città e nei dintorni tra il '600 e il '700. Le sue opere, molto stimate dai contemporanei, lo avevano fatto avvicinare, per la facilità d’ideazione e la velocità di esecuzione, al famoso pittore napoletano Luca Giordano, soprannominato, appunto, "Luca fa presto". La sua Immacolata è la più aderente al modello iconografico: la fanciulla, le mani sul petto strette in preghiera, è posta sulla falce di luna e schiaccia la testa al serpente. La tela ha un evidente intento didascalico, ma la grande semplicità di composizione bene si accorda con il formato di piccole dimensioni e con la efficace soluzione di esaltare la figura della fanciulla con il forte contrasto tra il canonico bianco e celeste della veste e il blu scurissimo del fondo.

Stipata di figure è, invece, la pala vicina, presso l’ingresso. Rappresenta la Pentecoste ed è di un ignoto pittore del '600: a Gerusalemme, nel cenacolo, sui discepoli raccolti con Maria, scende lo Spirito Santo sotto forma di lingue di fuoco, tra un turbine di vento e un fragore di tuono. Dopo il medioevo, l’episodio è rappresentato non molto di frequente; la cosa sorprende se si considera che esso costituisce un momento essenziale della storia del cristianesimo. Può darsi che, in parte, ciò sia dipeso anche dalla ritrosia dei pittori a trattare in modo naturalistico un tema che esigeva la disposizione obbligata della Vergine al centro e la necessità di trovare, per le figure degli apostoli, espressioni estatiche ma sufficientemente variate ed atteggiamenti che, pur adatti alla situazione, non creassero confusione nella scena. Inoltre, per la necessaria aderenza al testo sacro, malgrado l'inevitabile sovrapposizione delle figure, tutti i dodici apostoli avrebbero dovuto essere ben visibili. L'autore che, per l’uso del colore e per il modo di trattare i volti, mostra di esprimersi con un linguaggio immediato e molto popolaresco, fa ricorso all’espediente, che era ormai entrato nel comune bagaglio di conoscenze dei pittori, di disporre i personaggi su una scalinata avendo, così, la possibilità di scalarle in altezza.

Nella parete di sinistra, tre pale presentano momenti della vita di san Carlo, di san Rita da Cascia e di sant'Antonio. San Carlo Borromeo in processione con un crocifisso è opera del pittore padovano Giovan Battista Bissoni (1576-1634). San Carlo è una delle figure più frequentemente rappresentate nella pittura della Controriforma; ha caratteristiche somatiche ben definite: naso aquilino, fronte alta, carnagione scura. Spesso, come in questo caso; lo si vede mentre procede in processione tra figure imploranti di appestati. San Carlo è, infatti, visto come esempio di carità cristiana per il suo eroico comportamento durante l’epidemia del 1576 a Milano. Nella scena si dà poca importanza ai personaggi di contorno, trattati in modo sommario, così da portare all’attenzione sul santo e, soprattutto, sulla figura del crocifisso che, reso come fosse non una scultura, ma un corpo reale sulla croce, si piega in avanti, quasi a voler stringere in un abbraccio la folla dolorante. I colori cupi rendono bene l’atmosfera pesante di tragedia che aleggia sulla città.

All’inizio del Novecento, in questa chiesa viene introdotto il culto di santa Rita da Cascia appena canonizzata, culto tuttora particolarmente vivo; anzi, per i padovani la chiesa di S. Canziano è la chiesa di S. Rita. Ogni giovedì molti fedeli assistono alla messa in suo onore e il 22 maggio, giorno della sua festa, vi è la partecipazione, lungo tutta la giornata, di una folla di devoti.

L’altare dedicato alla santa risale al 1930 e la pala posta sopra di esso, eseguita in modo diligente e con perizia tecnica, è opera della pittrice Cecilia Pivato Caniato (1886-1966): vi è raffigurata la santa, in abiti agostiniani, seduta ed in atteggiamento di assorta preghiera; dal cielo scende un angelo che le mostra la corona di spine; alla sua destra una consorella l’assiste e ai suoi piedi è presente una fanciulla con un mazzo di rose. La pittrice ha mostrato simultaneamente due momenti particolarmente significativi della vita della Santa. Rita desiderava di poter condividere con Nostro Signore i dolori della Passione e un giorno, mentre pregava il Redentore di esaudirla, sentì una spina della corona che le si conficcava in fronte, lasciandole una piaga profonda. Negli ultimi anni della sua vita, costretta all’immobilità, per le fatiche e i digiuni cui si sottoponeva, chiese ad una parente che era andata a visitarla una rosa del suo giardino. Il desiderio sembrava assurdo perché si era in inverno, ma la parente, recatasi nell’orto, con enorme stupore trovò delle rose appena sbocciate. La santa ringraziò Gesù per il miracolo, e da allora, la Santa della spina diventò anche la Santa delle rose.

Sopra la porta della sacrestia si trova una grande tela di Pietro Damini (1592-1631), Il miracolo del cuore dell’avaro. Nato a Castelfranco e trasferitosi a Padova in giovane età, Damini opera quasi esclusivamente in città e qui muore nel 1631, durante la grande peste. Dopo aver guardato a Palma il Giovane e aver adottato i modi tardo-manieristici, si avvicina alla pittura del Veronese, facendo, però, uso di tonalità scure e terrose. Sant'Antonio aveva predicato spesso contro l’avarizia e l’usura e per convincere i fedeli della gravità di tale peccato, al funerale di un avaro, compie un miracolo dimostrativo, realizzazione letterale della affermazione che si trova in san Luca: ubi est thesaurus tuus, ibi et cor tuum erit; aperto il torace del defunto lo si trova, infatti, privo del cuore che viene poi rinvenuto nel forziere del tesoro. Il miracolo è stato illustrato varie volte da pittori e scultori che hanno sempre cercato di rappresentare in modo realistico la reazione di sgomento degli astanti. Qui, al contrario, nessuno dei presenti mostra particolare turbamento, assistendo con distacco all'evento miracoloso. Il pittore più che rendere la drammaticità della scena per cercare di coinvolgere il fedele, sembra voglia offrirgli una occasione per meditare sull’insegnamento che l’episodio porta con sé. Liberando l’immagine dalla coerenza storica per portarla sul piano della riflessione personale, il pittore pone accanto alla figura del Santo, la sua e quella del famoso Fabrizio d'Acquapendente.