Edificio de planta cuadrada de traza renacentista aragonesa. El exterior se articula en tres niveles diferenciados, con el ladrillo y la madera como materiales constructivos predominantes. El cuerpo inferior posee vanos rectangulares con enrejados de forja de hierro. El acceso principal se sitúa en una de sus fachadas, bajo arco de medio punto. El segundo cuerpo es el de mayor altura. Posee miradores salientes realizados en madera y cristal. Se apoyan en ménsulas con modillones cuvos de madera y se cubren con teja curva. El tercer cuerpo posee galería de arquillos de medio punto por todo el perímetro del edificio. Inmediatamente vuela el alero, apoyado sobre ménsulas de madera similares a los de los miradores.
El espacio interno se articulaba en torno al patio cuadrangular central, con dependencias propias, oficinas obispales, capilla, salón de actos y otros. El patio interior poseía pilares de orden dórico de sección cuadrada sobre plinto, que sostenían una galería.

En la actualidad, tras las obras de reacondicionamiento para su conversión en museo, el espacio interior se ha vaciado y reconstruido con elementos contemporáneos. En la nueva construcción se han reinstalado los elementos más interesantes del antiguo palacio: la capilla y varios artesonados.