Iglesia de una nave rectangular con capillas entre los contrafuertes (dos a cada lado), crucero ligeramente destacado en planta y cabecera cuadrada de testero recto. A los pies se sitúa adosado un profundo cuerpo saliente o atrio. Situada originalmente a las afueras de la población, se encuentra ahora integrada en el casco urbano y flanqueada con excesiva proximidad por edificios de vivienda modernos. A la derecha de la portada se levanta un paño de ladrillo visto con dos pisos de ventanas que son los únicos restos conservados del monasterio del siglo XVIII de Nuestra Señora del Patrocinio.

La fábrica es de ladrillo atizonado, a cara vista en el exterior y enlucido al interior.

El frente del atrio constituye la fachada del edificio, de gusto clasicista, articulada por cuatro pilastras, las dos que flanquean la portada dobles. Entre ambas hay un arco de ladrillo amplio y tabicado que no coincide con la portada actual y en cuyo centro se sitúa una pequeña ménsula. Por encima de las pilastras corre un potente entablamento con todos sus elementos: arquitrabe, un friso liso con resaltes que continúan las dos pilastras centrales y la ménsula, y una cornisa bastante volada. Por encima se sitúa un cuerpo rectangular con los laterales en suave curva cóncava y pequeño frontón triangular rematado por cruz. El atrio muestra en sus laterales dos arcos de medio punto tabicados que serían en origen de comunicación con dependencias del monasterio.

La portada actual destaca en el conjunto de la fachada por su factura, color y estilo. Se ha imitado en ladrillo muy claro una portada románica de triple arquivolta sobre jambas con sus capiteles, y el tímpano decorado con el escudo municipal, otro con la fecha de 1978, el monograma de María y cenefa con motivos vegetales. El elemento de verdadero interés es la puerta de madera mudéjar (siglo XIV) procedente de la ermita de San Miguel. Las dos hojas se cubren con una labor de carpintería de diseño geométrico a base de estrellas de seis puntas y hexágonos regulares y decorada con clavos de gruesa cabeza semiesférica.

Por detrás del atrio el hastial de los pies de la iglesia termina en una cornisa y un frontón triangular, con tres torrecillas de sección rectangular y remate piramidal en las esquinas y el vértice respectivamente. La cornisa está formada por hiladas de ladrillo, en esquinilla en la central, y moldurada en yeso, y circunda todo el perímetro del edificio.

El espacio interior presenta una nave muy amplia articulada en tres tramos mediante pilastras de fuste cajeado decorado con yeserías, que delimitan también los brazos del crucero y el tramo de cabecera. En el tramo de los pies se sitúa el coro alto sobre un gran arco rebajado y los dos tramos siguientes presentan a cada lado capillas poco profundas que abren a la nave mediante arcos de medio punto. Los brazos del crucero son solo algo más profundos que las capillas. Por encima de las pilastras corre un entablamento de gran desarrollo, con friso en bocel y cornisa moldurada y volada que circunda por completo el interior.

Todo el espacio (nave, capillas, sotocoro, brazos del crucero y presbiterio) se cubre con bóvedas de cañón con lunetos, separadas en tramos mediante arcos fajones en el caso de la nave, a excepción del crucero propiamente dicho. Sobre este se levanta una cúpula sobre pechinas decorada con molduras que simulan nervios. Las pechinas presentan una decoración más profusa de abultado relieve en yeso pintado con motivos vegetales y ces que enmarcan el escudo con las armas de la villa de Tamarite.

Además de las pechinas, la iglesia tiene una decoración de yeserías, algunas originales barrocas de tradición mudéjar y otras modernas. Se disponen en el fuste de las pilastras y en los intradoses de los arcos de embocadura de las capillas, de los arcos fajones y de los torales del crucero, además de los nervios de la cúpula y algún florón en las bóvedas.

La iluminación se logra mediante óculos circulares abiertos en el hastial de los pies, en los lunetos de las bóvedas, en las capillas y los brazos del crucero.

Al exterior el edificio se muestra con volúmenes nítidos que reflejan la estructura interior, destacando especialmente el cuerpo cuadrado que se eleva sobre el crucero. En el lateral izquierdo se aprecia la pareja de contrafuertes sobresaliendo por encima de las capillas y encima del brazo del crucero una espadaña de un hueco y frontón semicircular. En el lateral derecho hay algunos cuerpos menores adosados. La cubierta es de teja (parcialmente, de uralita), a doble vertiente en la nave, a una en las capillas y de cuatro paños en el torreón del crucero.