Durante la etapa
tenebrista, Murillo realizó una serie de Magdalenas penitentes que se convertirán en un prototipo repetido por el maestro a lo largo de su carrera, existiendo siete versiones diferentes sobre el tema. La santa aparece arrodillada, ocupando su figura casi toda la superficie del lienzo. Un potente foco de luz sólo ilumina a la figura, dejando entrever algunas aristas de la cueva donde está la santa, situando de esta manera la escena. La Magdalena cubre su desnudez con un amplio manto que deja al descubierto los brazos, los hombros y parte de un seno, poniendo con estas partes del cuerpo una nota de claridad ante la oscuridad del entorno. De esa penumbra envolvente también parecen surgir el tarro de los afeites y la calavera que simbolizan a la santa. El bello rostro de María dirigiendo su mirada al cielo puede compararse con la
Magdalena de
Ribera, demostrando Murillo su calidad pictórica al emplear perfectamente dibujo, luz y color, creando un juego cromático de gran belleza con el rojo del manto, la nacarada carnación y el sombrío fondo.