Se trata de una magnífica iglesia románica de la segunda mitad del siglo XII, situada sobre un altozano cercano a la localidad de Agüero y construida totalmente en sillar de arenisca con abundantes marcas de cantero. La configuración del edificio está fuertemente condicionada por el hecho de ser una obra inacabada, ya que sólo se construyeron los tres ábsides de la cabecera y el crucero, que se cerró precipitadamente con un muro.

Los ábsides semicirculares, están cubiertos por bóvedas de cuarto de esfera, la central de las cuales está reforzada por dos nervios de sección rectangular y por el arco de embocadura que apea en dobles columnas. Los tramos de las actuales naves lo hacen con bóvedas apuntadas, aunque la presencia de los cuatro pilares con semicolumnas y columnas adosadas que sostienen los arcos apuntados parece indicar que hubo un plan original de cerrar el crucero con cimborrio.

La decoración interior se concentra en los ábsides. El central está recorrido por una arquería ciega sobre columnas con capiteles esculpidos, una imposta de separación y tres parejas de ventanas en doble derrame.

Los ábsides laterales tienen frisos corridos, destacando el del ábside sur, con escenas de la infancia de Cristo, mientras que el norte, al igual que la imposta del ábside central, presentan un dibujo floral.

Otros puntos con decoración son los capiteles de las columnas de los pilares y los correspondientes a la embocadura del ábside central, en los que se representan motivos vegetales y temas animalísticos de inspiración oriental (arpías, águilas ¿?).

Los muros, de un grosor considerable, tienen al exterior en los tres ábsides y en sus ángulos de unión contrafuertes con columnas adosadas de fuste cilíndrico. En el caso del ábside central las columnas son compuestas (una central, más gruesa, con dos laterales más estrechas). Todas ellas apean sobre salientes del zócalo del edificio. Los capiteles que rematan las columnas adosadas son de gran tamaño y sobrios en su decoración. El alero posee canetes con cabezas, leones y pájaros en gran relieve.

Además, el ábside central está recorrido por una imposta con relieves erosionados en la que se pueden apreciar algunos animales (pájaros). En los ábsides laterales la imposta se reduce a una moldura.

La portada de ingreso ocupa prácticamente toda la fachada sur del edificio. Está compuesta por cuatro arquivoltas, de sección cilíndrica, las interiores, y de sección rectangular las exteriores, que apean sobre columnas adosadas de fuste cilíndrico, apoyadas, a su vez, sobre un zócalo. Todas las columnas están rematadas por capiteles figurados (dragones afrontados, dos de ellos con leones devorando una presa, lucha a pie entre un musulmán y un cristiano, dos con el tema de la bailarina). Posee tímpano apuntado, que debió adaptarse al espacio semicircular, en el se representa la escena de la Epifania; se sustenta sobre dos modillones con relieves figurados.

Sobre el conjunto, se eleva un tejadillo de corto vuelo sobre canetes de piedra decorados con animales y figuras femeninas.

Las similitudes observadas en el programa escultórico de este edificio, tanto en lo que respecta a las iconografías utilizadas como en el estilo formal, con los llevados a cabo en localidades de la comarca de las Cinco Villas en Zaragoza (principalmente San Miguel de Biota, San Felices de Uncastillo, San Nicolás de El Frago y San Salvador de Ejea de los Caballeros) hace que diversos autores se hayan decantado por la atribución de estas obras a un mismo taller de escultores, el del Maestro de Agüero o Maestro de San Juan de la Peña, especialmente activo durante la segunda mitad del siglo XII o principios del XIII en esta zona.

Un estudio realizado por Melero Moneo (1995) propone la existencia de tres equipos actuando por el norte de Huesca y Zaragoza, los llamados Taller de Biota, Taller de San Juan de la Peña y Taller de San Pedro el Viejo de Huesca, que trabajaron en un arco cronológico aproximado siguiendo un modelo formal similar. En concreto, para la ejecución de Santiago de Agüero, cree que es obra de un maestro secundario del Taller de Biota.