El cuadro fue descubierto por Francesco Santi en 1973 en el monasterio de S. Francesco Borgo a Todi, adquirido en 1976 y publicado en el mismo año como obra de Orazio Gentileschi (1562-1647), uno de los primeros seguidores de Caravaggio. La escena, caracterizada por un punto de vista muy cercano, muestra las dos figuras una al lado de la otra, emergiendo de un fondo oscuro que resalta el tono de piel de los rostros y la cromática de las vestimentas; Santa Cecilia lleva un vestido de tela roja y está representada en el lado izquierdo del cuadro tocando el clavecín, con el rostro mirando hacia abajo, mientras el ángel junto a ella, con una túnica amarillo ocre, le dirige una mirada atenta mostrándole la partitura musical. Santi relacionaba esta obra con un cuadro de tema similar (colección Kress de la National Gallery de Washington), que sin embargo muestra algunas variantes formales: la guirnalda y la aureola en la cabeza de la santa solo presentes en la versión de Perugia; la diferente posición e iluminación de las alas del ángel; la elección de los instrumentos musicales, un clavecín en el cuadro perugino y un órgano en la versión de Washington. Ambos cuadros están relacionados con el retablo de La Virgen presentando al niño a santa Francesca Romana (anteriormente en Santa Caterina martire en Fabriano y hoy en la Galería Nacional de las Marcas de Urbino). La crítica no está de acuerdo sobre la cronología de los cuadros, sin embargo, Schleier considera el retablo de Urbino como el prototipo de los otros dos, aunque deja abierta la cuestión de la atribución. Para Santa Cecilia y un ángel de Perugia, se ha propuesto un prototipo iconográfico en la Magdalena en el descanso durante la huida a Egipto de Caravaggio (Galería Doria Pamphili), que se evidencia especialmente en la interpretación humanizada de lo sagrado; también se ha planteado la hipótesis de que podría tratarse de una derivación de una obra de Gentileschi por parte de un artista aún no identificado.