Chapelle en croix latine orientée sud-nord et dont l'entrée principale occupe le bras ouest du transept autrefois réservé au public. De style romano-byzantin, l'édifice se distingue par son entrée richement ornée : sculptures en bas-relief dont une Vierge à l'enfant tenant un lys et une statue de saint Joseph, rose, arcatures, etc. La croisée du transept est coiffée d'une tour-lanterne à tambour et dôme ovales. Un lanternon portant croix surmonte l'ensemble. Un campanile à flèche polygonale renferme une cloche. Le pignon du transept ouest et la tour-lanterne dans sa totalité utilisent la pierre de taille de calcaire. Le reste de la chapelle est construite en moellons de moyen appareil. Les murs sont percés de baies en plein-cintre. Le bras gauche du transept, anciennement chœur des religieuses, est constitué d'une salle basse à deux rangées de cinq arcatures et d'un étage. Le plafond de la salle basse est couvert d'un solivage en chêne sculpté. Ce qui correspond à la nef stricto sensu était autrefois réservé aux malades et communiquait avec l'hôpital. Le chœur qui décrit un demi-cercle est peu profond. Le décor intérieur est particulièrement digne d'intérêt et, exception faite des vitraux d'Auguste Alleaume, fut exécuté sous la direction de Léopold Ridel : peintures monumentales réalisées par les peintres Maurice Chabas et Emmanuel Cavaillé-Col, sculptures de Joseph Vallet.