Iglesia de nave única con capillas laterales entre los contrafuertes, cabecera poligonal orientada al este, y torre a los pies, en el lado norte, alineada con el hastial oeste donde se ubica una portada ricamente ornamentada.

La fábrica es de ladrillo en las estructuras, es decir en los esquinazos y en las cadenas, tanto en las horizontales como en las verticales, que forman cajones rellenos de mampostería a base de cantos de río, siguiendo el sistema denominado aparejo toledano o aparejo de cajones de mampostería. Estos se encuentran revocados en su mayor parte, excepto los de la torre y los del zócalo. Los paramentos de la fachada y el segundo cuerpo de la torre son de ladrillo.

El espacio interior se encuentra dividido en cuatro tramos, de los cuales el de los pies está ocupado por un coro alto de madera abierto a la nave en arco carpanel. A la nave abren siete capillas, cuatro en el costado sur y, en el norte, solo tres, puesto que la correspondiente a los pies en este lado se encuentra ocupada por el primer piso de la torre donde se ubica la caja de escaleras de ascenso a la misma y al coro.

Todos los espacios, nave, capillas laterales y cabecera poligonal, están cerrados por bóvedas de lunetos.

La magnífica portada, tallada en piedra arenisca, es un buen ejemplo de composición barroca y del repertorio escultórico y decorativo del mismo estilo. Se trata de una puerta en arco de medio punto moldurada en las dovelas, salmeres y jambas, flanqueada por estípites rematados por capiteles corintios que sustentan un friso de angelotes quebrado en el centro por el escudo de los condes de Sobradiel, señores del lugar. Encima del escudo una escultura de san Gregorio, a cuya advocación se dedica el templo, se halla cobijada por una hornacina flanqueada también por estípites. En los extremos y separado por dos grandes volutas están las esculturas de san Felipe Neri y santa Reina. Una estructura metálica con tejado a dos vertientes se ha colocado recientemente como protección.

La fachada se remata con hastial a modo de frontón por medio de una cornisa de ladrillos dispuestos a dentículo.

La torre, de planta cuadrada, consta de dos cuerpos. El primero se eleva hasta la altura de la cornisa de la fachada. El segundo, totalmente en ladrillo, está formado por tres pisos decrecientes en anchura: el primero, decorado con pilastras, aloja el reloj, el segundo, totalmente liso, el campanario, y el tercero, de sección octogonal está rematado por un cierre prismático, también de ladrillo.

Al interior alberga un transparente, obra de Goya, que se exponía durante la Semana Santa. Representa a Dios Padre como creador del mundo acompañado de querubines. Está realizado con técnica al temple sobre tela de lino.

Mantiene similitudes con la iglesia de Puibolea en la distribución de los componentes principales, en la planta y en el uso de materiales para la fábrica.