Santa María la Mayor de Berbegal, uno de los mejores ejemplos del románico tardío en el Alto Aragón, presenta triple cabecera absidial semicircular y tres naves de un tramo (más el del crucero). Destaca asimismo su torre, abierta en su planta baja a modo de pórtico, situada en el costado sur del edificio. El conjunto combina el estilo románico en las partes más antiguas, correspondientes a la cabecera y el transepto, y el gótico en las restantes.

La fábrica es de sillería. En su exterior prima la austeridad decorativa, ya en la línea de la nueva corriente cisterciense, concentrándose los elementos ornamentales en la zona de los ábsides y en el muro norte. Los ábsides muestran cinco ventanas de medio punto (tres en el ábside central y uno en cada ábside lateral) enmarcadas por pares de arcos de medio punto concéntricos; el primero de los arcos de cada ventana apea sobre columnas adosadas con capiteles labrados con motivos geométricos.

La sencilla portada principal se aloja en el muro norte: está formada por seis arquivoltas de medio punto en degradación, de las que cuatro están molduradas con baquetones, mientras dos son de arista viva. Apean sobre parejas de columnas y pilastras con capiteles lisos, situadas sobre un podio elevado; junto a esta portada se observa una pequeña puerta de medio punto cegada sobre la que hay un tímpano, que debió estar ubicado en la portada principal, con un Cristo en majestad rodeado por el tetramorfos; en el dintel se labró un crismón trinitario, que actualmente se encuentra muy dañado por la erosión.

La torre del siglo XIII está adosada al muro sur de la iglesia, con la que se comunica a través de una pequeña portada en eje con la portada principal. Presenta planta cuadrada y sólo se han conservado dos de sus cuerpos. El piso inferior abre a la calle por tres de sus caras a través de arcos apuntados y moldurados con baquetones, que al interior muestran dos gruesas arquivoltas apuntadas que apoyan sobre columnas con capiteles decorados con animales fantásticos y dragones protectores. El espacio de este primer cuerpo se cubre con una bóveda de crucería sencilla, compuesta por dos gruesos nervios que apean en columnas adosadas a los ángulos. El segundo cuerpo repite el esquema del piso inferior: los arcos del pórtico se corresponden con las tres ventanas apuntadas y dobladas que apean sobre pequeñas columnas con capiteles historiados del segundo piso, que se cubre con bóveda de crucería idéntica a la del cuerpo bajo. En los sillares de la torre se han encontrado numerosas marcas de cantería que la ponen en relación con la construcción del cercano monasterio de Santa María de Sijena.

Al interior, las tres naves, con un único tramo, se cubren con bóvedas de cañón y están separadas por gruesos pilares cruciformes con semicolumnas adosadas.

El crucero, no acusado en planta aunque sí en alzado, presenta en su centro un una bóveda de crucería estrellada de finales del siglo XVI o principios del XVII, en sustitución de la primitiva cúpula hemisférica; la cubrición de los brazos del crucero se resuelve con bóvedas de medio cañón transversales

La triple cabecera absidial se cubre con bóvedas de cuarto de esfera que arrancan de una línea de imposta.

Como prolongación de la nave central, a los pies, está el coro. Medieval según algunos estudiosos y datable en el siglo XVI según otros, es una estancia de planta cuadrada cubierta por una bóveda de cañón muy apuntada.  

También en la zona de los pies destaca la antigua capilla dedicada a san Pedro Arbués, alojada entre el coro y el muro norte, que hoy ejerce funciones de sacristía.